(57)【要約】【課題】混練機から混練物を形状変化を抑えながら解体して取り出すことができると共に、取り出した混練物中のフィラーの分散状況、及び分配状況を正確に把握できる混練物中のフィラー分散形態確認方法を提供する。【解決手段】混練機を用い、模擬した混練物として、透明非鉛ポリ塩化ビニル樹脂混和物１００重量部と、酢酸ビニル量が６０重量部以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体０重量部以上〜９０重量部以下を混練した後、フィラーを添加し再度所定の時間混練し、前記混練機を停止させ前記混練機から混練物を解体して取り出し、前記混練物中の前記フィラーの分散状況及び分配状況を観察する。【選択図】図１
2019137786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混練機を用い、模擬した混練物として、透明非鉛ポリ塩化ビニル樹脂混和物１００重量部と、酢酸ビニル量が６０重量部以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体０重量部以上〜９０重量部以下を混練した後、フィラーを添加し再度所定の時間混練し、前記混練機を停止させ前記混練機から混練物を解体して取り出し、前記混練物中の前記フィラーの分散状況及び分配状況を観察する混練物中のフィラー分散形態確認方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂又はゴムにフィラーを混練して混練物を形成する際の混練物中のフィラーの分散状況及び分配状況を、模擬した混練物を用いて観察する、混練物中のフィラー分散形態確認方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂又はゴムにフィラーを混練する混練機として密閉式混練機が知られている。密閉式混練機は、主な構成部材として、混合槽と、当該混合槽内で回転駆動するロータと、当該混合槽の上部を塞ぐ加圧蓋を有している。前記ロータは、複雑な形状を成しており、前記ロータと前記混合槽の間、及び前記ロータと前記加圧蓋の間でフィラーが添加された樹脂やゴムが混練される。フィラーが樹脂やゴム中にどのように分散及び分配していくかを把握する従来の方法としては、フィラーの代わりに着色剤を樹脂やゴムに添加して混練機を運転し、運転途中で混練機を停止させ、混練機から混練物を解体して取り出し観察する方法が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２８５８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来の方法によると、樹脂やゴムの金属との接着性が大きい場合、混練機から混練物を綺麗に解体して取り出すことが難しいという問題がある。また、樹脂やゴムは、それ自体、不透明の場合が多く隠ぺい性を有するため、フィラーの代用としての着色剤の分散状況及び分配状況を正確に把握できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、混練機から混練物を形状変化を抑えながら解体して取り出すことができると共に、取り出した混練物中のフィラーの分散状況及び分配状況を正確に把握できる混練物中のフィラー分散形態確認方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の混練物中のフィラー分散形態確認方法は、混練機を用い、模擬した混練物として、透明非鉛ポリ塩化ビニル樹脂混和物１００重量部と、酢酸ビニル量が６０重量部以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体０重量部以上〜９０重量部以下を混練した後、フィラーを添加し再度所定の時間混練し、前記混練機を停止させ前記混練機から混練物を解体して取り出し、前記混練物中の前記フィラーの分散状況及び分配状況を観察することにある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の混練物中のフィラー分散形態確認方法によれば、混練機から混練物を形状変化を抑えながら解体して取り出すことができると共に、混練物中のフィラーの分散状況及び分配状況を正確に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】混合槽分解型の密閉式混練機を示す斜視図。
【図２】混合槽分解型の密閉式混練機の部分横断面図。
【図３】混合槽分解型の密閉式混練機の部分横断面図。
【図４】混合槽分解型の密閉式混練機の部分横断面図。
【図５】混合槽分解型の密閉式混練機のロータ部分の上面図。
【図６】各分配流の領域毎に切り分けた実施例３の混練物の重量分率を示すグラフ。
【図７】混合槽から取り出したロータ及び混練物の写真。
【図８】解体した混練物の写真。
【図９】解体したフィラー添加混練物の写真。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態で用いる混練機としては、混練物を解体観察することが可能な混合槽分解型である密閉式混練機を用いるのが好ましい。
【００１０】
混練物は、実際に製造しようとする樹脂又はゴムの組成物を模擬した樹脂組成物を準備する。本発明は、模擬した樹脂組成物として、透明非鉛ポリ塩化ビニル樹脂混和物１００重量部と、酢酸ビニル量が６０重量部以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体０重量部以上〜９０重量部以下を含む樹脂組成物を用いたことに特徴がある。
【００１１】
前記混練機を用いて、透明非鉛ポリ塩化ビニル樹脂混和物１００重量部と、酢酸ビニル量が６０重量部以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体０重量部以上〜９０重量部以下を混練した後、フィラーを添加し再度所定の時間混練し、前記混練機を停止させ前記混練機から混練物を解体して取り出し、前記混練物中の前記フィラーの分散状況及び分配状況を観察する。
【００１２】
樹脂又はゴムの組成物の混ざり具合に影響を与える主な特性は、当該組成物の粘性であり、模擬した混練物では、この粘性が実際に製造しようとする樹脂又はゴムの組成物の粘性とほぼ等しくなるように調整する。
【００１３】
前記混練物の粘性は、前記樹脂組成の他、前記フィラーの充填量によって調整することができる。
【００１４】
また、混練物の組成を、透明非鉛ポリ塩化ビニル樹脂混和物１００重量部に酢酸ビニル量が６０重量部以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体を０重量部以上〜９０重量部以下を加えた組成とすることにより、混練機の混合槽やロータと当該混練物の接着性を適度なものとすることができ、混練後に混練物を形状変化がなく採取できる。
【００１５】
また、混練物は、透明であるため、添加したフィラーの分散状況及び分配状況を容易に確認することができ、混練物中に発生する分散流、及び分配流を正確に観察できる。
【００１６】
［透明非鉛ポリ塩化ビニル樹脂混和物］
本材料は、ポリ塩化ビニル樹脂と可塑性を付与する可塑剤と透明性を発現する非鉛安定剤や添加剤からなる組成で成り立っている。ポリ塩化ビニル樹脂は、コストから重合度１０００〜１３００のホモポリマを使用することが好ましい。可塑剤もコストの関係から、フタル酸エステルが好ましく、一般にはジ−２エチルへキシルフタレートやジ−イソノニルフタレートなどがあげられる。非鉛安定剤はハイドロタルサイトと金属石鹸、酸化防止剤などで構成されるカルシウム亜鉛系やバリウム亜鉛系複合安定剤を用いることが好ましい。成形時の熱安定性を増すためにハイドロタルサイトを少量追加添加しても良い。
【００１７】
配合は、ポリ塩化ビニル樹脂１００重量部に対し、可塑剤４０重量部以上１００重量部以下、非鉛安定剤２重量部以上１０重量部以下含むものとするのが好ましい。ハイドロタルサイトを添加する場合は、１重量部以上１０重量部以下とするのが好ましい。
【００１８】
透明非鉛ポリ塩化ビニル樹脂混和物に事前に炭酸カルシウムや焼成クレーなどの充填剤を添加混練することは透明度の観点から好ましくない。また透明度を明らかに落とすカーボンの多量添加や着色剤の多量添加も好ましくない。なお、透明度を損なわない程度であれば、視認性向上のため、青やカーボンを極微量添加しても良い。
【００１９】
［エチレン・酢酸ビニル共重合体］
エチレン・酢酸ビニル共重合体を添加する理由としては以下の理由があげられる。
本発明で使用する透明非鉛ポリ塩化ビニル樹脂混和物は、混練時、密閉式混練機の混合槽やロータとの接着性が弱く剥離性に優れる。一方で、模擬しようとする樹脂組成物の場合における混合槽やロータとの接着性は、前記透明非鉛ポリ塩化ビニル樹脂組成物の場合における接着性より強いことがある。例えば、模擬しようとする樹脂組成物がポリオレフィンと水酸化マグネシウム等の難燃剤からなるハロゲンフリーコンパウンドは、金属接着性が強いものが多く、混合槽やロータとの接着性が強いものが多い。
【００２０】
接着性が強いと、実際に混合槽内から混練物をそのまま解体することは困難となる。
また、接着性が弱すぎるとハロゲンフリーコンパウンドを模擬したフィラーの分散形態の把握が不正確となる可能性が考えられる。そこで、本発明者は以下の観点から透明非鉛ポリ塩化ビニル樹脂混和物へのエチレン・酢酸ビニル共重合体の添加を試みた。
・混合槽やロータ（金属材料）への適度な接着性付与
・透明度の保持
【実施例】
【００２１】
以下に、本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［実験１］
透明非鉛ポリ塩化ビニル樹脂混和物と、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）の配合量によって、混練物の金属との接着性および透明度がどのようになるかを実験した。表１に実験１で使用した原材料を、表２に実験１における混練物の配合及び実験結果を示す（表２中の数値の単位は、重量部である）。
【００２２】
【表１】
2019137786.tif 000003
【００２３】
【表２】
2019137786.tif 000004
【００２４】
実験は、表２の試料１〜９の各配合についてそれぞれ行った。
先ず、６インチロ-ルを用いロール温１６０℃にて、透明非鉛ポリ塩化ビニル樹脂混和物を投入し、ロールギャップ１ｍｍｔにて５分溶融混練した。その後、ＥＶＡを添加し２分混練し、１．２ｍｍｔのロールシートを得た。ロールシートを加圧プレス機により１ｍｍｔシートに加工した。
【００２５】
金属との接着性の評価は、厚さ１．５ｍｍｔのＳＵＳ３０４からなる窓枠状の枠型を準備し、該枠型の枠内に同形状で嵌め込むように上記で作製した１ｍｍｔプレスシートと、０．８ｍｍｔのＳＵＳ３０４平板をかさね合わせ、１７０℃５分、１０ＭＰａの条件で加圧プレスし、４０℃まで冷却した後取出し、ＳＵＳ３０４平板からプレスシートを手動で剥離する試みを行い、プレスシートとＳＵＳ３０４平板の接着性を評価した。剥離時抵抗がなかったものを接着性「なし」。抵抗が発現したものを接着性が「発現」とした。接着が強かったものの何とか剥せたものは、接着性「大」とした。「なし」のケースは、ＰＶＣの領域の模擬、「発現」及び「大」のケースは、ハロゲンフリーコンパウンドの模擬を意味する。
【００２６】
透明度の評価は、上記で作製した１ｍｍｔプレスシート２枚同じものを準備し、それらの間に０．１ｇのマグシーズＳ４の粉末をサンドし、１７０℃５分、１０ＭＰａの条件で２ｍｍｔに加圧プレスした。マグシーズＳ４の粉末が透明度の影響で確認しにくいものを×、マグシーズＳ４の粉末が目視でなんとか確認できるものを△、容易に確認できるものを○とした。
【００２７】
本実験結果により、透明非鉛ポリ塩化ビニル樹脂混和物へ添加するＥＶＡは酢酸ビニル量を６０％以上として極性を上げ、透明非鉛ポリ塩化ビニル樹脂混和物との親和性を上げないと透明度は確保できないことが分かった。また、金属との接着性をもたせるためにはＥＶＡの酢酸ビニル量は６０％以上が適していることが分かった。
【００２８】
［実験２］
本発明は、混練物中のフィラーの分散状況及び分配状況を正確に観察できることであるが、その確認実験を図1に示す混合槽分解型の密閉式混練機を用いて行った。
混合槽分解型の密閉式混練機１は、混合槽２内にロータ３が取り外し自在に取りつけられており、油圧シリンダ（図示せず）で混合槽２を開閉可能な構成となっている。上記の構成を有しているため、混練機から混練物を容易に解体することが可能である。本実験で用いた混練機は、日本スピンドル製造株式会社製の「ＭＳ式小型加圧ニーダー１」であり、仕様は、混合槽：油圧脱着式、混合量：３Ｌ、主モータ：７．５ＫＷ、混練ロータ：標準型２翼である。
【００２９】
表３に、実験２における混練物の配合及び実験結果を示す。
【００３０】
【表３】
2019137786.tif 000005
【００３１】
実施例１及び２の実験手順は、混練機の混合槽温度を１６５℃とした後、混練機に透明非鉛透明ポリ塩化ビニル樹脂混和物を投入し、ロータを回転させ（回転速度３０ｒｐｍ）到達温１６０℃まで混練した。次いでフィラーを投入し、ロータ回転速度３０ｒｐｍで３０秒混練した後、ロータの回転を停止させ混合槽から混練物を取り出した。
【００３２】
実施例３〜５、６、７及び比較例２の実験手順は、混練機の混合槽温度を１６５℃とした後、混練機に透明非鉛透明ポリ塩化ビニル樹脂混和物を投入し、ロータを回転させ（回転速度３０ｒｐｍ）到達温１６０℃まで混練した。次いでレバプレンを投入し（比較例２は、さらにＥＭＸ７７７４１も投入）、再び１６０℃までロータ回転速度３０ｒｐｍで混練した。そこにさらにフィラーを投入し、ロータ回転速度３０ｒｐｍで３０秒混練した後、ロータの回転を停止させ混合槽から混練物を取り出した。
【００３３】
比較例１の実験手順は、混練機の混合槽温度を１６５℃とした後、混練機にミラソン（三井デュポンポリケミカル株式会社製、高圧法低密度ポリエチレン）を投入し、ロータを回転させ（回転速度３０ｒｐｍ）到達温１６０℃まで混練した。次いでフィラーを投入し、ロータ回転速度３０ｒｐｍで３０秒混練した後、ロータの回転を停止させ混合槽から混練物を取り出した。
【００３４】
ロータを停止し、混合槽からロータ及び混練物を取り出した状態は、図２及び図７に示すような状態である。この状態からさらに混練物のみ、図３及び図８のように取り出す。取り出した混練物は、図３及び図８のように混練時の状態を模擬できる形で解体できて、混練機本体には樹脂残存物が殆ど残らないことが理想である。
【００３５】
材料解体性の評価は、混合槽やロータとの接着性を適度なものとすることができ、解体できてかつ混練時の状態を保持できているものを「〇」、解体できるが混練時の状態を保持できないものを「△」、解体できないものを「×」で判定した。
【００３６】
実際のフィラー添加時は図４（ａ）に示す通りであり、それを所定の時間混練し、解体したものが図４（ｄ）、図９に示したものである。
フィラーの分散形態把握の評価は、解体した混練物中のフィラーの分散、分配流状態が量的に確認でき、フィラーの分散過程が目視で確認できるものを「○」、量的に確認できず、フィラーの分散過程も確認できないものを「×」で判定した。
【００３７】
実施例１〜５は、混練物の解体もスムーズで、フィラーの分散形態把握も容易にできた。
比較例１は、低密度ポリエチレンであるミラソンを使用した例であるが、ロータと樹脂間の界面密着力が強く、解体することができなかった。
（低密度ポリエチレンを常温まで冷却した後は、接着力は低下したものの樹脂自体が硬く解体することはできなかった。）
比較例２は、混練物に黒色のカラーマスターバッチを添加したものであり、マトリックスを黒色として、白色のフィラー分散形態を把握する従来の手法である。この方法では解体はできたものの、解体した混練物中のフィラーの分散形態を立体的に確認できず、どのように分散、分配していくか把握することができず、量的な判断は断念せざるを得なかった。
【００３８】
実施例６は、より接着性の強いハロゲンフリー材料に合わせたものである。材料解体性、フィラー分散形態把握とも良好な結果が得られた。
実施例７は、更に接着性を上げて過酷な状況を試したものである。接着性は強いためか材料解体時、一部（左右ロータ間の）形状を維持することができなかった。しかし、透明度が確保できているためフィラーの分散形態把握は可能であった。
【００３９】
［本発明により明らかになった点］
従来の分散形態確認方法では比較例２の通り、解体した混練物中のフィラーの分散形態を立体的に把握することができなかったため、量的な分散形態を把握することができなかった。これに対し本発明では、解体した混練物中のフィラーの分散形態は透明がゆえに立体的に確認できて、どのように分散、分配していくか確認できるようになった。このため、解体した混練物を目視しながら切断できるようになり、量的な解析が可能となった。
【００４０】
実施例３を例に説明する。混練機内の分配流は、図５実線直線矢印の通りの流れを示すが、実際には高速ロータ側⇒低速ロータ側、低速ロータ側⇒高速ロータ側に位置交換する分配流も存在する（点線四角枠部）。本発明によれば、解体した混練物においてこれらの分配流を目視にて確認することができるため、各分配流の領域毎に混練物を切り分けることが可能となった。実施例３において解体した混練物を各分配流の領域毎に切り分け、それぞれの重量を測定し、混練物全体の重量におけるそれぞれの重量分率（％）を求めた。この量的なデータを図６に示す。
【００４１】
図６のＡは、高速ロータ側分配流の領域として切り分けた混練物の重量分率であり、Ｂは、高速ロータ側から低速ロータ側へシフトした分配流の領域として切り分けた混練物の重量分率であり、Ｃは、低速ロータ側分配流の領域として切り分けた混練物の重量分率であり、Ｄは、低速ロータ側から高速ロータ側へシフトした分配流の領域として切り分けた混練物の重量分率である。
【００４２】
表４は、実施例３及び４において解体した混練物を表に示す各領域に切り分け、それぞれの重量分率（％）を求めた結果である。
【００４３】
◎
【表４】
2019137786.tif 000006
【００４４】
上記した量的な解析を行うことにより、フィラーやレバプレン８００の添加量を変えた際の各種分配流・分散流の流量に関する影響が把握できるようになった。
【００４５】
本発明の技術は、配合、混練条件だけでなく、ロータ形状を変えての検討にも有効であることが予測され、また、押出成形機にも応用できる技術である。
【符号の説明】
【００４６】
１：密閉式混練機
２：混合槽
３：ロータ
４：混練物
５：加圧蓋
６：解体した混練物
７：フィラー
８：高速ロータ側
９：低速ロータ側
【図１】
2019137786.tif 000007
【図２】
2019137786.tif 000008
【図３】
2019137786.tif 000009
【図４】
2019137786.tif 000010
【図５】
2019137786.tif 000011
【図６】
2019137786.tif 000012
【図７】
2019137786.tif 000013
【図８】
2019137786.tif 000014
【図９】
2019137786.tif 000015