(57)【要約】  安定的に高い生産性で樹脂組成物を製造する方法を提供する。特に、転移温度２００℃未満の熱可塑性樹脂と粉体とを二軸混練押出機を用いて溶融混練する樹脂組成物の製造方法であって、前記粉体は、見掛け密度０．１〜１．５ｇ／ｍｌの無機フィラーおよび見掛け密度０．１〜１．０ｇ／ｍｌかつ転移温度２００℃以上の熱可塑性樹脂粉体からなる群より選ばれる一種以上の粉体であり、前記転移温度２００℃未満の熱可塑性樹脂は供給口から二軸混練押出機に供給され、前記粉体は重量式フィーダーからスクリュー式サイドフィーダーを経て二軸混練押出機に供給され、前記スクリュー式サイドフィーダーの搬送能力は、前記粉体の単位時間あたりの実効体積の２倍以上であり、前記二軸混練押出機において、第一混練ゾーンの樹脂圧力が１ＭＰａ以上であり第二混練ゾーンの樹脂圧力が３ＭＰａ未満である条件で溶融混練し気体をベント口から除去する樹脂組成物の製造方法が提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
転移温度２００℃未満の熱可塑性樹脂と粉体とを二軸混練押出機を用いて溶融混練する樹脂組成物の製造方法であって、
前記粉体は、見掛け密度０．１〜１．５ｇ／ｍｌの無機フィラーおよび見掛け密度０．１〜１．０ｇ／ｍｌかつ転移温度２００℃以上の熱可塑性樹脂粉体からなる群より選ばれる一種以上の粉体であり、
二軸混練押出機は、上流から順に、供給口、第一混練ゾーン、重量式フィーダーが接続されたスクリュー式サイドフィーダー、第二混練ゾーン、及びベント口を備え、
前記転移温度２００℃未満の熱可塑性樹脂は前記供給口から前記二軸混練押出機へ供給され、
前記粉体は前記重量式フィーダーから前記スクリュー式サイドフィーダーを経て前記二軸混練押出機へ供給され、
前記スクリュー式サイドフィーダーの搬送能力は、前記重量式フィーダーから前記スクリュー式サイドフィーダーへ供給される前記粉体の単位時間あたりの実効体積の２倍以上であり、
前記第一混練ゾーンの樹脂圧力が１ＭＰａ以上であり、前記第二混練ゾーンの樹脂圧力が３ＭＰａ未満である条件で溶融混練し、
気体を前記ベント口から除去する樹脂組成物の製造方法。
【請求項２】
第一混練ゾーンの樹脂圧力が２ＭＰａ以上である請求項１に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項３】
二軸混練押出機が、上記ベント口のさらに下流に、第三混練ゾーンと第三混練ゾーンより下流の減圧ベント口とを有する請求項１又は２のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項４】
前記粉体と、前記粉体１００重量部に対し２５重量部以上の樹脂ペレットとが重量式フィーダーからスクリュー式サイドフィーダーを経て二軸混練押出機へ供給される請求項１〜３のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項５】
前記粉体が、タルク、カオリナイト、およびクレーからなる群より選ばれる一種以上の粉体であり、前記転移温度２００℃未満の熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン系樹脂である請求項１〜４のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂と粉体とを二軸混練機を用いて溶融混練する樹脂組成物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無機フィラー等の粉体強化材が充填された樹脂組成物は、近年の技術開発の進歩に伴い、剛性や耐熱性、寸法安定性など多くの熱可塑性樹脂の課題を克服して、着実に性能向上が図られ、自動車部品に代表される工業部材として幅広く使用されている。また、ポリフェニレンエーテルやポリフェニレンスルフィドのように、重合後の樹脂がパウダー状で嵩高いものも、その優れた特性から、混練機でコンパウンドされて、種々の用途で利用されている。【０００３】
粉体熱可塑性樹脂や、多量の粉体強化材を含む粉体原料を、押出機を用いて溶融混練して樹脂組成物を製造する際には、かかる粉体原料は、ペレット状原料に比べて見掛け密度が低い為、押出機への噛み込み性が劣る。そのため、達成される押出量が少なく、生産性が低い場合が多い。【０００４】
粉体原料を溶融混練する方法の生産性改良技術については、次のようなものが知られている。【０００５】
例えば、特許文献１には、高濃度にフィラー成分を含有する樹脂組成物の生産性向上を目的として、フライト幅の広い一条スクリューと特定のひねり角を有するニーディングディスクを組み合わせた構成のスクリューがバレル内に収容された二軸押出機を用いる樹脂組成物の製造方法が記載されている。【０００６】
また、特許文献２には、粉体原料を用いる樹脂組成物の製造における生産性向上を目的として、一条スクリューと特定のニーディングディスクを組み合わせた構成のスクリューを備えた二軸押出機を用いる樹脂組成物の製造方法が記載されている。【０００７】
特許文献３には、微粉体原料、或いは微粉体を多量に含む合成樹脂材料の押出成形時の押出量の増大を目的として、バレルの材料供給口より下流に前記材料に包含される空気を排出する開口部を設けた二軸押出機を用い、材料供給口と開口部との間で強い圧縮を与えるような昇圧域を設けずに合成樹脂を溶融混練する押出成形方法が記載されている。【０００８】
特許文献４には、ポリプロピレン系樹脂と無機フィラーを含有する樹脂組成物の生産性向上を目的として、可塑化領域の樹脂圧力が１ＭＰａ以下の条件で二軸混練押出機を用いて原料を溶融混練する樹脂組成物の製造方法が記載されている。【０００９】
特許文献５には、パウダー状ポリフェニレンエーテルとそれ以外の熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物の製造方法において、パウダー状ポリフェニレンエーテルの搬送能力の向上を目的として、溶融した熱可塑性樹脂の搬送領域に、パウダー状ポリフェニレンエーテルを、二軸押出機のサイドから強制サイドフィーダーを用いて供給する方法が記載されている。また、パウダー状ポリフェニレンエーテルの搬送能力の低下を防止するために、強制サイドフィーダーを接続した部位の押出機バレルの上蓋の上流側にガス抜き用の開口孔を設け、当該開口孔から、ガス抜きを行うことが好ましいと記載されている。【００１０】
しかしながら、上記のいずれの製造方法も、生産性の改善効果は十分ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平９−２９８１４号公報
【特許文献２】特開平１０−２４４８３号公報
【特許文献３】特開昭５８−２９６４４号公報
【特許文献４】特開２００２−１８７１２５号公報
【特許文献５】特開２０１１−２５５６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
かかる状況のもと、本発明の目的は、熱可塑性樹脂と粉体とを溶融混練する樹脂組成物の製造方法において、安定的に高い生産性で樹脂組成物を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者等は、鋭意検討して、本発明を完成するに至った。【００１４】
すなわち本発明は、転移温度２００℃未満の熱可塑性樹脂と粉体とを二軸混練押出機を用いて溶融混練する樹脂組成物の製造方法であって、
前記粉体は、見掛け密度０．１〜１．５ｇ／ｍｌの無機フィラーおよび見掛け密度０．１〜１．０ｇ／ｍｌかつ転移温度２００℃以上の熱可塑性樹脂粉体からなる群より選ばれる一種以上の粉体であり、
二軸混練押出機は、上流から順に、供給口、第一混練ゾーン、重量式フィーダーが接続されたスクリュー式サイドフィーダー、第二混練ゾーン、及びベント口を備え、
前記転移温度２００℃未満の熱可塑性樹脂は前記供給口から前記二軸混練押出機へ供給され、
前記粉体は前記重量式フィーダーから前記スクリュー式サイドフィーダーを経て前記二軸混練押出機へ供給され、
前記スクリュー式サイドフィーダーの搬送能力は、前記重量式フィーダーから前記スクリュー式サイドフィーダーへ供給される前記粉体の単位時間あたりの実効体積の２倍以上であり、
前記第一混練ゾーンの樹脂圧力が１ＭＰａ以上であり、前記第二混練ゾーンの樹脂圧力が３ＭＰａ未満である条件で溶融混練し、
気体を前記ベント口から除去する樹脂組成物の製造方法に関するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、安定的に高い生産性で、熱可塑性樹脂と粉体とを溶融混練して樹脂組成物を製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明において、熱可塑性樹脂の転移温度とは、結晶性熱可塑性樹脂の場合は該樹脂の融解ピーク温度であり、非晶性熱可塑性樹脂の場合は該樹脂のガラス転移温度であり、いずれも示差走査熱量測定により求められる。より具体的には、前記融解ピーク温度とは、ＪＩＳ  Ｋ７１２２に従って示差走査熱量測定によって測定され、−５０℃以上２００℃以下の範囲に観測される結晶の融解ピークに対応する温度を意味する。前記ガラス転移温度とは、ＪＩＳ  Ｋ７１２１に従って示差走査熱量測定により測定されるガラス転移温度を意味する。
転移温度２００℃未満の熱可塑性樹脂としては、具体的には、ポリオレフィン系樹脂（高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等）、環状オレフィン系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂（ポリ乳酸等）、脂肪族ポリカーボネート、ポリオキシメチレン（ポリアセタール等）、スチレン系樹脂（ポリスチレン、ＳＥＢＳ、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）等が挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いても複数の樹脂を組み合わせてもよい。さらに、衝撃強度の改良や、柔軟性を付与するために、オレフィン系やスチレン系、アクリル系、ウレタン系、エンプラ系のエラストマーを加えてもよい。該熱可塑性樹脂の転移温度は、好ましくは１９０℃以下であり、また、好ましくは０℃以上であり、好ましくは３０℃以上である。二軸混練押出機に供給する際の該熱可塑性樹脂の状態は特に限定されず、例えば、ペレット状、顆粒状、パウダー（粉末）状などを採用することができる。
【００１７】
本発明において、前記転移温度２００℃未満の熱可塑性樹脂と共に溶融混練される粉体は、見掛け密度０．１〜１．５ｇ／ｍｌの無機フィラーであり得、かかる無機フィラーとしては具体的には、タルク、カオリナイト、クレー、パイロフィライト、セリサイト、ベントナイト、シリカ、などの天然珪酸または天然珪酸塩、炭酸カルウシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイトなどの炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの水酸化物、亜鉛華、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、ムライトなどの酸化物、含水珪酸、無水珪酸などの合成珪酸または合成珪酸塩などの粒子状充填材、マイカなどのフレーク状充填材、塩基性硫酸マグネシウムウイスカー、チタン酸カルシウムウイスカー、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウイスカー、ウォラストナイト、セピオライト、ゼオライト、アタパルジャイト、ゾノトライト、ロックウール、グラスウールなどの繊維状充填材、カーボンブラック、メソポーラスカーボン、活性炭などの無定形カーボン充填剤等が挙げられる。無機フィラーの見掛け密度は、０．１〜１．０ｇ／ｍｌが好ましく、０．１〜０．８ｇ／ｍｌがより好ましい。見掛け密度０．１〜１．５ｇ／ｍｌの無機フィラーのうち、（見掛け密度）／（真密度）が０．３以下の無機フィラーは、本発明の製造方法による生産性の改善効果がより顕著に見られるという点で好ましい。本願において粉体の見掛け密度とは、ＪＩＳ  Ｋ７３６５：１９９９の方法により測定される見掛け密度のことである。また、真密度とは、一定容積の容器に粉体を充填したときの、容器の体積から隙間部分を除いた体積から算出した密度であり、本願において粉体の真密度は、ＪＩＳ  Ｚ８８０７：２０１２の方法により測定される密度を指す。
【００１８】
本発明において、前記転移温度２００℃未満の熱可塑性樹脂と共に溶融混練される粉体は、見掛け密度０．１〜１．０ｇ／ｍｌかつ転移温度２００℃以上の熱可塑性樹脂粉体であり得る。かかる熱可塑性樹脂粉体としては、具体的には、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリアミド系樹脂（ナイロン６、ナイロン６６等）、芳香族ポリエステル系樹脂（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、ポリブチレンナフタレート等）、芳香族ポリカーボネート、液晶性ポリマー等が挙げられる。この中で本発明の効果が高いのは、融点やガラス転移温度が高く、比較的高温まで溶融流動状態にならず、粉体流動性を保持するポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、液晶性ポリマー等が挙げられる。該熱可塑性樹脂粉体を構成する熱可塑性樹脂の転移温度は、２００℃以上であり、好ましくは２１０℃以上であり、また、好ましくは４５０℃以下であり、より好ましくは４００℃以下である。
前記転移温度２００℃未満の熱可塑性樹脂と前記粉体の合計の重量を１００重量％としたとき、該粉体の量の好ましい範囲は５〜８０重量％であり、より好ましくは１０〜７０重量％であり、更に好ましくは１５〜６０重量％である。
【００１９】
本発明の二軸混練押出機は、上流から順に、供給口、第一混練ゾーン、重量式フィーダーが接続されたスクリュー式サイドフィーダー、第二混練ゾーン、及びベント口を備えるものである。上記供給口は、二軸混練押出機の最上流部に位置する。上記供給口には重量式フィーダーが接続されていることが好ましい。
【００２０】
転移温度２００℃未満の熱可塑性樹脂は、上記供給口から二軸混練押出機へ供給され、第一混練ゾーンにおいて、樹脂圧力が１ＭＰａ以上となる条件で混練して十分に溶融させる。上記供給口に重量式フィーダーが接続されている場合は、転移温度２００℃未満の熱可塑性樹脂は重量式フィーダーから上記供給口を経て二軸混練押出機へ供給される。第一混練ゾーンの樹脂圧力は好ましくは２ＭＰａ以上である。また、第一混練ゾーンの樹脂圧力は、通常は１０ＭＰａ以下であり、好ましくは８ＭＰａ以下である。
本発明に係る二軸混練押出機のスクリューは、生産性を高くするという観点から、２条の混練セグメントを有するスクリューが好ましい。第一混練ゾーンの樹脂圧力を１ＭＰａ以上にする方法としては、二軸混練押出機のスクリューの第一混練ゾーン内の下流側に、スクリューの回転によって上流方向に樹脂を押し戻すようなセグメントや樹脂を堰き止める効果のあるセグメントを適切に配置する方法が挙げられる。スクリューの回転によって上流方向に樹脂を押し戻すようなセグメントとしては、逆フライト、ねじれ角が送り方向に対して９０°を超える一般的に逆ニーディングディスクと称されるディスク（以下、「逆ディスク」と称する）が挙げられる。樹脂を堰き止める効果のあるセグメントとしては、シールリングが挙げられる。スクリューの第一混練ゾーン内の上流側に、ねじれ角が送り方向に対して９０°未満であるいわゆる順ニーディングディスク（以下、「順ディスク」と称する）を配置することで効率的に樹脂圧力を昇圧しながら、溶融することができる。スクリューの第一混練ゾーン内には、さらに必要に応じてねじれ角が９０°のいわゆる直交ディスクを配置することができる。直交ディスクを配置する位置は、前述の逆ディスクと順ディスクの間、または、順ディスクと順ディスクの間が好ましい。二軸混練押出機の混練ゾーンの圧力は、シリンダの混練ゾーンに圧力センサーを設置して、このセンサーによって測定することができる。
【００２１】
粉体は、重量式フィーダーからスクリュー式サイドフィーダーへ所定量供給され、更にスクリュー式サイドフィーダーから二軸混練押出機へ供給される。この時のスクリュー式サイドフィーダーの搬送能力は、重量式フィーダーからスクリュー式サイドフィーダーへ供給される粉体の単位時間あたりの実効体積の２倍以上である。スクリュー式サイドフィーダーの搬送能力とは、スクリュー式サイドフィーダーから二軸混練押出機へ供給する粉体の単位時間あたりの体積であり、これは、スクリュー式サイドフィーダーのスクリューが１回転する間に前方に送る空間体積とスクリュー回転数との積、またはスクリュー式サイドフィーダーのスクリューの１リード長あたりのシリンダーバレルの体積とスクリュー式サイドフィーダーの１リード長あたりのスクリューの体積の差と、スクリュー式サイドフィーダーのスクリュー回転数との積として求めることができる。粉体の実効体積は、実際に当該サイドフィーダーに供給されるところの体積で評価しなければならない。粉体はスクリュー式サイドフィーダーの上部に接続された重量式フィーダーで計量されて自然落下によってスクリュー式サイドフィーダーへ供給される。重量式フィーダーからスクリュー式サイドフィーダーへ供給される粉体の単位時間あたりの実効体積は、重量式フィーダーからスクリュー式サイドフィーダーへ供給される粉体の単位時間あたりの重量を粉体の見掛け密度で除して得られた値として求められる。本願において実効体積の算出に用いる粉体の見掛け密度とは、実際に重量式フィーダーからスクリュー式サイドフィーダーへ粉体が供給される時と同じ高さから、粉体をメスシリンダー等の計量容器へ落下させて、計量容器内の粉体の重量を、計量容器で測定した粉体の体積で除することにより、求められる値である。スクリュー式サイドフィーダーの搬送能力は、装置の仕様によるが、好ましくは重量式フィーダーからスクリュー式サイドフィーダーへ供給される粉体の単位時間あたりの実効体積の２倍以上であり、好ましくは４倍以上であり、また、好ましくは１０倍未満であり、より好ましくは８倍未満である。
また、粉体をスクリュー式サイドフィーダーで二軸混練押出機へ供給する際に、該粉体とは異なる樹脂ペレット等を粉体と一緒に供給してもよい。この場合に、スクリュー式サイドフィーダーの搬送能力が、重量式フィーダーからスクリュー式サイドフィーダーへ供給される粉体の実効体積と樹脂ペレットの体積の合計量を十分上回っている限り、スクリュー式サイドフィーダーの搬送能力を設定する際に樹脂ペレットの体積を考慮する必要がない。粉体をより安定的に二軸混練押出機へ供給するという観点から、粉体と、粉体１００重量部に対し２５重量部以上の樹脂ペレットとが重量式フィーダーからスクリュー式サイドフィーダーを経て二軸混練押出機へ供給されることが好ましい。重量式フィーダーからスクリュー式サイドフィーダーを経て二軸混練押出機へ供給される樹脂ペレットは、粉体１００重量部に対し２００重量部以下であることが好ましい。重量式フィーダーからスクリュー式サイドフィーダーを経て二軸混練押出機へ供給される樹脂ペレットとしては、（見掛け密度）／（真密度）が０．９以上である熱可塑性樹脂ペレットが挙げられ、転移温度に制限はない。
【００２２】
本発明に適用される二軸混練押出機において、粉体をサイドフィーダーで供給した位置の下流側に第二混練ゾーンが設けられているが、前記粉体が前記二軸混練押出機に供給された位置と前記第二混練ゾーンとの間に搬送ゾーンが設けられることがある。第二混練ゾーンの樹脂圧力は３ＭＰａ未満に設定し、粉体供給に伴い二軸混練押出機へ混入する気体や原料に含まれる揮発成分が二軸混練押出機の下流側に抜ける割合を増やして、該気体や揮発成分が上流側に逆流する量を減らす。第二混練ゾーン内の下流側に、スクリューの回転によって上流方向に樹脂を押し戻すようなセグメントや、樹脂を堰き止める効果のあるセグメントを適切に配置することによって３ＭＰａ未満の樹脂圧力を設定することができる。スクリュー式サイドフィーダーから供給された粉体を十分に分散させる観点からは、第二混練ゾーンの樹脂圧力は０．０２ＭＰａ以上が好ましく、より好ましくは０．１ＭＰａ以上である。第二混練ゾーンの樹脂圧力は好ましくは３２ＭＰａ以下である。第二混練ゾーンの下流側に設置された逆ディスク等のセグメント最外周端面である撹拌縁からシリンダー内壁までの空隙距離（チップクリアランス）は、通常フライトトップとシリンダー内壁までの空隙距離と同等であるのが一般的だが、本願発明においては、第二混練ゾーンの樹脂圧力を上記のように制御するために第二混練ゾーンに用いられるニーディングディスクの空隙距離は通常の２倍から３倍のものを用いることが好ましい。通常の空隙距離は二軸混練押出機のメーカーおよびシリンダー径や生産される製品の特性等で変化するが、一般的に０．２〜１．５ｍｍ程度である。ニーディングディスク１枚１枚の軸方向の厚さ（ディスク幅）は、通常１／５Ｄ（Ｄはスクリュー直径とする）程度である場合が多いが、本発明に係る第二混練ゾーンでは２／５Ｄ以上とすることが好ましい。
【００２３】
本発明に適用される二軸混練押出機には、第二混練ゾーンより下流に、ベント口が設けられており、上記気体や揮発成分を系外に除去する。このベント（すなわち、系外への除去）は通常の大気解放であっても、減圧吸引したベントであってもよい。二軸混練押出機には、前記ベント口の下流に、さらに第三混練ゾーンが設けられていてもよい。第三混練ゾーンにおける樹脂圧力は１〜６ＭＰａ程度が好ましい。
【００２４】
二軸混練押出機には、第三混練ゾーンより下流にさらに減圧ベント口が設けられていてもよい。このような構成の二軸混練押出機を用いて溶融混練をすることにより、従来よりも高い生産性で混練をすることができ、各成分の分散性も良好な樹脂組成物が得られる。
【００２５】
次に、本発明に係る二軸混練押出機のスクリュー構成について説明する。第一混練ゾーンのスクリュー構成は、短い区間で迅速かつ確実に樹脂を可塑化できるように、順ディスク、直交ディスク、逆ディスクを含み、すみやかに樹脂圧を１ＭＰａ以上に昇圧する構成が好ましい。このため、第一混練ゾーンでは、ディスクの厚みは薄いほうが、短い区間で目的を達成できるので好ましい。また空隙距離（チップクリアランス）も通常と同じように狭いものが好ましい。第二混練ゾーンは、一部の揮発分については第二混練ゾーンより下流のベント口の方に逃がしながら、粉体を前述の溶融した樹脂の中に、徐々に練り込んでいくことを目的としており、順ディスクを主体とし、幅の広いディスクが好ましい。また、空隙距離（チップクリアランス）が通常よりも広いものが好ましい。第三混練ゾーンについては、既に第二混練ゾーンまでに樹脂の溶融や粉体の溶融樹脂への取り込みがある程度は達成されているので、通常の分散混合に必要なスクリュー構成をとることができる。ここで述べた混練ゾーン以外の部分のスクリュー、すなわち、フィードゾーンや混練部と混練部との間の搬送ゾーン、先端の昇圧ゾーン等においてはフルフライトスクリューを用いることが好ましい。通常は２条のフルフライトスクリューが用いられるが、搬送体積を増やしたいときには、１条のフルフライトスクリューを用いる場合もある。
【００２６】
このようにして樹脂組成物を製造する際に、目的に応じて他の任意成分が配合されてもかまわない。このような任意成分としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、熱安定化剤、滑剤、帯電防止剤、着色剤、導電剤、分散剤、印刷性付与剤、有機充填剤、難燃剤、難燃助剤、発泡剤、加工助剤、中和剤、重金属不活性化剤、造核剤、防曇剤、抗菌剤、防かび剤等を挙げることができる。
これらの添加剤は、熱可塑性樹脂と一緒に二軸混練押出機の第一搬送ゾーン内の供給口から二軸混練押出機内へ供給してもよいし、第二搬送ゾーンや第三搬送ゾーンに供給口を設け、そこから二軸混練押出機内へ供給しても良い。前記第一搬送ゾーンは最上流の供給口と第一混練ゾーンとの間に位置し、前記第二搬送ゾーンは第一混練ゾーンと第二混練ゾーンとの間に位置し、前記第三搬送ゾーンは第二混練ゾーンと第三混練ゾーンとの間に位置する。第三混練ゾーンの下流に更に第四搬送ゾーンが設けられていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明により、見掛け密度が小さい粉体と熱可塑性樹脂とを二軸混練押出機を用いて溶融混練する樹脂組成物の製造において、原料が順調に二軸混練押出機内へ供給されない等の製造上のトラブルなく、高効率で生産を可能とするだけでなく、粉体の分散や樹脂組成物の物性においても、従来必要とされるレベルを満足できる方法が提供でき、その工業的価値は大きい。
【実施例】
【００２８】
以下に実施例を用いて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。【００２９】
実施例中の各項目の測定値は、下記の方法で測定した。【００３０】
（１）無機フィラーの分散状態
樹脂組成物中の無機フィラーの分散状態は、得られた樹脂組成物ペレットを用いてＴダイフィルム成形機により成形されたフィルム中に見られる凝集物の個数により評価した。
凝集物の個数が少ない方が無機フィラーの分散状態はよい。【００３１】
原料として、ポリプロピレン（転移温度１６０℃）のペレット、ゴムペレットであるエチレン−ブテン共重合体（転移温度３８℃）のペレットやエチレン−オクテン共重合体（転移温度３５℃）のペレット、粉体としてタルク（見掛け密度０．６ｇ／ｍｌ）を用いた。また、実効体積の算出に用いるタルクの見掛け密度は、重量式フィーダーからスクリュー式サイドフィーダーに投入される状態を模擬的に再現すべく、２．３ｍの高さから落下させて、メスシリンダーに受けて単位体積当たりの重量を測定することで求められ、０．５１ｇ／ｍｌであった。【００３２】
（実施例１）
二軸混練押出機として、シリンダー径４７ｍｍの同方向かみ合いタイプの二軸混練押出機を用いた。該二軸混練押出機は、シリンダーと、上記シリンダー内に収容される二本のスクリュー軸を有し、シリンダーは、上流から、第一搬送ゾーン、第一混練ゾーン、第二搬送ゾーン、第二混練ゾーン、第三搬送ゾーン、第三混練ゾーン、及び第四搬送ゾーンに分けられる。シリンダーには、第一搬送ゾーン内の最上流部に供給口を設け、第三搬送ゾーン内の最上流部にオープンベントを設け、第四搬送ゾーン内の最上流部に真空ベントを設けた。シリンダーの第二搬送ゾーンには二軸のスクリュー式サイドフィーダーを接続し、スクリュー式サイドフィーダーには重量式フィーダーを接続した。
第一混練ゾーンに対応する部分のスクリューには、第一混練ゾーンの樹脂圧力が２ＭＰａから８ＭＰａになるように、上流側から、順（順送り方向）ディスク、直交（ニュートラル）ディスク、逆（逆送り方向）ディスクを配置した。上記順ディスクと直交ディスクの厚みはそれぞれ０．２Ｄ（Ｄはスクリュー径）のものを、逆ディスクの厚みは０．１Ｄのものを用いた。
第二混練ゾーンに対応する部分のスクリューには、第二混練ゾーンの樹脂圧力が０．２〜３ＭＰａになるように、上流から順ディスクを長く配置し、最後に逆ディスクを配置した。上記順ディスクおよび逆ディスクの厚みはそれぞれ０．５Ｄのものを用いた。これらのディスクの空隙距離は、フライトの空隙距離の２倍のものを用いた。第二混練ゾーンの逆ディスクの下流に、オープンベントを設けた。第三混練ゾーンに対応する部分のスクリューには、第三混練ゾーンの樹脂圧力が１〜４ＭＰａになるように、順ディスク、直交ディスク、逆ディスクを用い配置し、いずれのディスクの厚みも０．１Ｄのものを用いた。
ポリプロピレンペレット６０重量部とゴムペレット２０重量部と添加剤とを二軸混練押出機の第一搬送ゾーン内の最上流部の供給口から二軸混練押出機内へ供給した。タルク２０重量部は重量式フィーダーへ供給し、重量式フィーダーから二軸のスクリュー式サイドフィーダーへ供給し、二軸のスクリュー式サイドフィーダーから二軸混練押出機内へ供給した。二軸混練押出機内へ供給されるポリプロピレンペレットとゴムペレットとタルクの合計のフィード量は６００ｋｇ／時間であった。重量式フィーダーから二軸のスクリュー式サイドフィーダーへ供給されるタルクの実効体積は２４７Ｌ／時間であり、スクリュー式サイドフィーダーの搬送能力は６０１L／時間であった。スクリュー式サイドフィーダーの搬送能力は、重量式フィーダーからスクリュー式サイドフィーダーへ供給されるタルクの単位時間あたりの体積の約２．４倍であった。上記原料を二軸混練押出機のスクリュー回転数１０５０ｒｐｍで溶融混練し、上記真空ベントから減圧吸引を行うことにより、原料が順調に二軸混練押出機内へ供給され安定的にポリプロピレン、ゴム、添加剤およびタルクを含有する樹脂組成物ペレットの生産が可能であった。生産時における各混練ゾーンの樹脂圧力は、第一混練ゾーンで６．４ＭＰａ、第二混練ゾーンで０．４ＭＰａ、第三混練ゾーンで２．０ＭＰａであった。得られた樹脂組成物ペレットを用いてＴダイフィルム成形機により成形されたフィルム中のタルクの分散状態は良好であった。【００３３】
（実施例２）
ポリプロピレンペレット４０重量部とゴムペレット２０重量部と添加剤とを二軸混練押出機の第一搬送ゾーン内の最上流部の供給口から二軸混練押出機内へ供給し、タルク２０重量部とポリプロピレンペレット２０重量部とが重量式フィーダーへ供給され、二軸混練押出機内へ供給されるポリプロピレンペレットとゴムペレットとタルクの合計のフィード量を８００ｋｇ／時間とし、スクリュー式サイドフィーダーの搬送能力を８０１L／時間とし、二軸混練押出機のスクリュー回転数を１２００ｒｐｍとする以外は、実施例１と同様に行った。原料が順調に二軸混練押出機内へ供給され安定的に樹脂組成物ペレットを生産することができた。生産時における各混練ゾーンの樹脂圧力は、第一混練ゾーンで５．８ＭＰａ、第二混練ゾーンで０．５ＭＰａ、第三混練ゾーンで２．４ＭＰａであった。得られた樹脂組成物ペレットを用いて成形されたフィルム中のタルクの分散状態は良好であった。【００３４】
（実施例３）
二軸混練押出機内へ供給されるポリプロピレンペレットとゴムペレットとタルクの合計のフィード量を９００ｋｇ／時間とし、二軸混練押出機のスクリュー回転数を１３５０ｒｐｍとする以外は、実施例２と同様に行った。原料が順調に二軸混練押出機内へ供給され安定的に樹脂組成物ペレットを生産することができた。生産時における各混練ゾーンの樹脂圧力は、第一混練ゾーンで５．５ＭＰａ、第二混練ゾーンで０．４ＭＰａ、第三混練ゾーンで２．４ＭＰａであった。得られた樹脂組成物ペレットを用いて成形されたフィルム中のタルクの分散状態は良好であった。【００３５】
（比較例１）
スクリュー式サイドフィーダーの搬送能力を４００Ｌ／時間とする以外は、実施例１と同様に行った。スクリュー式サイドフィーダーの搬送能力は、重量式フィーダーからスクリュー式サイドフィーダーへ供給されるタルクの単位時間あたりの体積の約１．６倍であった。タルクが重量式フィーダーとスクリュー式サイドフィーダーの間に堆積し、順調に二軸混練押出機内へ供給されず、生産が継続できなかった。【００３６】
（比較例２）
第二混練ゾーンに対応する部分のスクリューには、第二混練ゾーンの樹脂圧力が３ＭＰａ以上になるように、上流から順ディスクを長く配置し、最後に逆ディスクを長く配置する以外は、実施例と同様に行った。上記順ディスクは０．５Ｄのものを、上記逆ディスクの厚みは０．５Ｄのものと０．１Ｄのものを組み合わせて用いた。上記順ディスクの空隙距離はフライトの空隙距離の２倍のものを用い、また上記逆ディスクの空隙距離はフライトの空隙距離と同等のものを用いた。生産時における各混練ゾーンの樹脂圧力は、第一混練ゾーンで５．７ＭＰａ、第二混練ゾーンで３．５ＭＰａ、第三混練ゾーンで５．７ＭＰａであった。生産開始から１０分後には、原料が順調に二軸混練押出機内へ供給されず、生産が継続できなかった。【００３７】
（比較例３）
実施例１と同じ二軸混練押出機を用い、二軸混練押出機のシリンダーには、実施例１の第二混練ゾーンよりも少し下流側に、比較例１の第一混練ゾーンを設け、実施例1の第三混練ゾーンと同じ位置に、比較例１の第二混練ゾーンを設け、比較例１の第一混練ゾーンと第二混練ゾーンの間にはオープンベントを設け、比較例１の第二混練ゾーンより下流に真空ベントを設けた。比較例１の第一混練ゾーンより上流のゾーンは、比較例１の第一搬送ゾーンとした。
比較例１の第一混練ゾーンに対応する部分のスクリューには、第一混練ゾーンの樹脂圧力が０．２〜３ＭＰａになるように、上流から順ディスクを長く配置し、最後に逆ディスクを配置した。比較例１の第二混練ゾーンに対応する部分のスクリューには、第二混練ゾーンの樹脂圧力が１〜４ＭＰａになるように、順ディスク、直交ディスク、逆ディスクを用い配置した。
ポリプロピレンペレット６０重量部とゴムペレット２０重量部と添加剤とタルク２０重量部とを一括して二軸混練押出機の第一搬送ゾーン内の最上流部の供給口から二軸混練押出機内へ供給し、原料が順調に二軸混練押出機内へ供給され安定的にポリプロピレン、ゴム、添加剤およびタルクを含有する樹脂組成物ペレットを生産可能な条件を調整すると、ポリプロピレンペレットとゴムペレットとタルクの合計のフィード量４５０ｋｇ／時間、二軸混練押出機のスクリュー回転数１３２０ｒｐｍの条件となった。生産時における各混練ゾーンの樹脂圧力は、第一混練ゾーンで０．９ＭＰａ、第二混練ゾーンで１．８ＭＰａであった。得られた樹脂組成物ペレットを用いて成形されたフィルム中のタルクの分散状態は良好であった。  二軸混練押出機のスクリュー回転数を１０００ｒｐｍまで下げると、原料が順調に二軸混練押出機内へ供給されず、生産が継続できなかった。【００３８】
（比較例４）
比較例１と同様のスクリュー構成、シリンダー構成とし、比較例１の二軸混練押出機のシリンダーの第一搬送ゾーンに二軸のスクリュー式サイドフィーダーを接続し、スクリュー式サイドフィーダーに重量式フィーダーを接続した。二軸混練押出機の最上流部の供給口からポリプロピレンペレット６０重量部とゴムペレット２０重量部と添加剤とを供給した。タルク２０重量部は重量式フィーダーへ供給し、二軸のスクリュー式サイドフィーダーから二軸混練押出機内へ供給した。スクリュー式サイドフィーダーの輸送能力は８０１L／時間であった。原料が順調に二軸混練押出機内へ供給され安定的にポリプロピレン、ゴム、添加剤およびタルクを含有する樹脂組成物ペレットを生産可能な条件を調整すると、ポリプロピレンペレットとゴムペレットとタルクの合計のフィード量５００ｋｇ／時間、二軸混練押出機のスクリュー回転数１３２０ｒｐｍの条件となった。生産時における各混練ゾーンの樹脂圧力は、第一混練ゾーンで０．８ＭＰａ、第二混練ゾーンで１．７ＭＰａであった。得られた樹脂組成物ペレットを用いて成形されたフィルム中のタルクの分散状態は良好であった。二軸混練押出機のスクリュー回転数を１０００ｒｐｍまで下げると、原料が順調に二軸混練押出機内へ供給されず、生産が継続できなかった。また、スクリュー回転数を１３２０ｒｐｍのまま、ポリプロピレンペレットとゴムペレットとタルクの合計のフィード量を５５０ｋｇ／時間に上げても、原料が順調に二軸混練押出機内へ供給されず、生産が継続できなかった。【００３９】
二軸混練押出機を用いて溶融混練して樹脂組成物を製造する場合に、樹脂組成物に過度のエネルギーを負荷しない適当なスクリュー回転数で安定的に溶融混練できる方が好ましく、より多くの原料をより小さい回転数で安定的に溶融混練できる方が生産性が高いといえる。
比較例３および比較例４では、実施例１よりも原料の合計のフィード量を少なくし、実施例１よりも大きいスクリュー回転数としないと、樹脂組成物を製造できないため、生産性が低く、生産安定性も悪い。また、比較例３および比較例４では、二軸混練押出機のスクリュー回転数を実施例１のスクリュー回転数と同程度とすると、樹脂組成物が製造できない。
【国際調査報告】
2017010511.tif 000002
2017010511.tif 000003
2017010511.tif 000004
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