(57)【要約】【課題】本発明は、ポリカーボネート樹脂とアクリル樹脂を含む透明樹脂組成物の製造方法に係り、連続してポリカーボネート樹脂とアクリル樹脂を混練し、透明樹脂組成物を得ることができる透明樹脂組成物の製造方法を提供する。【解決手段】本発明による透明樹脂組成物の製造方法は、ポリカーボネート樹脂Ａとアクリル樹脂Ｂを二軸押出機１３に連続的に供給して溶融混合樹脂Ｃを生成し、引き続き、せん断処理部４３が設けられた混練用スクリュ４２を有する単軸押出機１５に供給し、５００ｒｐｍ以上かつ４０００ｒｐｍ以下で回転するせん断処理部４３により溶融混合樹脂Ｃを混練して透明樹脂組成物Ｄを得る。【選択図】図1
2015123622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリカーボネート樹脂とアクリル樹脂を含む透明樹脂組成物の製造方法であって、前記ポリカーボネート樹脂９５〜６０重量％と前記アクリル樹脂５〜４０重量％を二本の噛み合いスクリュが６００ｒｐｍ以下で同方向に回転する二軸押出機に連続的に供給し、溶融および混合して前記ポリカーボネート樹脂と前記アクリル樹脂の溶融混合樹脂を生成し、前記二軸押出機より連続して吐出される前記溶融混合樹脂を、引き続き、基端部から先端部に向けて送りフライトが形成され中間部にせん断処理部が設けられた混練用スクリュと該混練用スクリュを回転可能に挿通するシリンダを有する単軸押出機に供給し、５００ｒｐｍ以上かつ４０００ｒｐｍ以下で回転する前記せん断処理部により前記溶融混合樹脂を混練して透明樹脂組成物を生成し、前記単軸押出機より前記透明樹脂組成物を連続して吐出することを特徴とする透明樹脂組成物の製造方法。
【請求項２】
前記せん断処理部は前記送りフライトのねじれの向きと逆の向きに連続して形成された逆送りフライトを有し、前記溶融混合樹脂が前記シリンダの内壁と回転する前記逆送りフライトの外周との間の隙間を通過する際に混練されることを特徴とする請求項１に記載の透明樹脂組成物の製造方法。
【請求項３】
前記せん断処理部は前記混練用スクリュの半径方向に立設されかつ周方向に連続して形成された円環状突出部を有し、前記溶融混合樹脂が前記シリンダの内壁と回転する前記円環状突出部の外周との間の隙間を通過する際に混練されることを特徴とする請求項１に記載の透明樹脂組成物の製造方法。
【請求項４】
前記送りフライトは一定の山径と谷径に形成されており、供給される前記溶融混合樹脂を前記混練用スクリュの基端部から前記せん断処理部に搬送し、生成された前記透明樹脂組成物を前記せん断処理部から前記混練用スクリュの先端部に搬送することを特徴とする請求項１乃至３に記載の透明樹脂組成物の製造方法。
【請求項５】
前記混練用スクリュの外径は前記噛み合いスクリュの外径よりも大きく、供給される溶融混合樹脂は非充満状態で搬送されることを特徴とする請求項１乃至４に記載の透明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、ポリカーボネート樹脂とアクリル樹脂を含む透明樹脂組成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポリカーボネート樹脂は透明性、寸法安定性、耐衝撃性等に優れ、自動車、電気機器や住宅等の分野において多用されている。また、ポリカーボネート樹脂は、上述の特性は優れているものの、表面硬度や耐ＵＶ性が劣ることから、アクリル樹脂とのブレンドに関する研究開発が進められている。
特許文献１には、ポリカーボネートとメタクリル系樹脂のブレンドに関し、内部帰還型スクリュを有する高せん断成形装置により混練して、透明樹脂材を得たことが開示されている。ポリカーボネートとメタクリル系樹脂を融点近傍の２００〜２４０℃で溶融混練し、直径３００ｎｍ以下好ましくは１００ｎｍ以下のメタクリル系樹脂の分散相がポリカーボネートマトリクス相に均一かつ密に分散するナノ分散構造とすることにより、透明化を達成している。また一方で、二軸の溶融混練機等を用いて混合すると、可視領域の波長より分散相のサイズが大きくなり、白濁して不透明となることも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２０１０／０６１８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の内部帰還型スクリュを有する高せん断成形装置はバッチ式の成形装置であり、しかも２〜５ｇの原料を混練するのに２分を要していることから、押出機等の従来の連続式の製造装置に比べて生産効率が悪く、現実的には、連続して樹脂製品を製造する生産ラインに適用することは困難である。
本発明は、上述した従来技術の現状に鑑み、連続してポリカーボネート樹脂とアクリル樹脂を混練し、連続して透明樹脂組成物を得ることができる透明樹脂組成物の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するための本発明による透明樹脂組成物の製造方法は、ポリカーボネート樹脂とアクリル樹脂を含む透明樹脂組成物の製造方法であって、ポリカーボネート樹脂９５〜６０重量％とアクリル樹脂５〜４０重量％を二本の噛み合いスクリュが６００ｒｐｍ以下で同方向に回転する二軸押出機に連続的に供給し、溶融および混合してポリカーボネート樹脂とアクリル樹脂の溶融混合樹脂を生成し、二軸押出機より連続して吐出される溶融混合樹脂を、引き続き、基端部から先端部に向けて送りフライトが形成され中間部にせん断処理部が設けられた混練用スクリュと混練用スクリュを回転可能に挿通するシリンダを有する単軸押出機に供給し、５００ｒｐｍ以上かつ４０００ｒｐｍ以下で回転するせん断処理部により溶融混合樹脂を混練して透明樹脂組成物を生成し、単軸押出機より透明樹脂組成物を連続して吐出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、連続してポリカーボネート樹脂とアクリル樹脂を混練して透明樹脂組成物を得ることができるので、連続して樹脂製品を製造する生産ラインに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の製造方法に適用される製造装置１０の概略図である。
【図２】本発明の製造方法に適用される単軸押出機１５のスクリュ４２の概略図である。
【図３】本発明の製造方法に適用される単軸押出機１５のスクリュ４２の他の実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図１、図２および図３を参照して説明する。
図１は、本発明の透明樹脂組成物の製造方法を実施する際に適用される製造装置１０の概略図である。
製造装置１０は、単位時間当たりの供給量を９５〜６０重量％の範囲に設定されたポリカーボネート樹脂Ａを連続して供給する原料供給装置１１と、単位時間当たりの供給量を５〜４０重量％の範囲に設定されたアクリル樹脂Ｂを連続して供給する原料供給装置１２と、  供給されたポリカーボネート樹脂Ａとアクリル樹脂Ｂを連続して溶融および混合する    ことにより溶融混合樹脂Ｃを生成して吐出する二軸押出機１３と、吐出された溶融混合樹脂Ｃが流通する単管１４と、単管１４より供給された溶融混合樹脂Ｃを連続して混練することにより透明樹脂組成物Ｄを生成して吐出する単軸押出機１５を備えている。
二軸押出機１３は、バレル２０と、バレル２０の内孔２１に挿通され、互いに噛み合いながら同方向に回転する二本の噛み合いスクリュ２２を有している。噛み合いスクリュ２２の基端部側となるバレル２０の長手方向の一端側には、内孔２１に通ずる原料供給口２３が設けられている。ポリカーボネート樹脂Ａとアクリル樹脂Ｂは、原料供給装置１１、１２から原料供給口２３を通じて内孔２１に連続して供給される。噛み合いスクリュ２２の先端部側となるバレル２０の長手方向の他端側には、単管１４が接続されている。バレル２０の外周には、バレル２０を加熱するヒータ２４が取り付けられている。
噛み合いスクリュ２２は図示しない駆動モータにより回転する。原料供給口２３を通じて内孔２１に連続して供給されるポリカーボネート樹脂Ａとアクリル樹脂Ｂは、噛み合いスクリュ２２の基端部側から、バレル２０の内孔２１内を通過して、先端部側に連続して搬送される。この通過の間に、ポリカーボネート樹脂Ａとアクリル樹脂Ｂは噛み合いスクリュ２２の回転とヒータ２４の加熱により溶融および混合され溶融混合樹脂Ｃとなる。
二軸押出機１３より連続して吐出される溶融混合樹脂Ｃは、管状の単管１４の内孔３０を流通して、引き続き、単軸押出機１５に供給される。単管１４の外周には、溶融混合樹脂Ｃの溶融状態を維持するために、単管１４を加熱するヒータ３１が取り付けられている。
単軸押出機１５は、シリンダ４０と、シリンダ４０の内孔４１に挿通される混練用スクリュ４２を有している。混練用スクリュ４２は、長手方向の中間部にせん断処理部４３を有している。せん断処理部４３の詳細については、後述する。混練用スクリュ４２の基端部側となるシリンダ４０の長手方向の一端側には、内孔４１に通ずる溶融樹脂供給口４４が設けられている。単管１４とシリンダ４０は内孔３０と溶融樹脂供給口４４が連通するように接続され、単管１４を流通する溶融混合樹脂Ｃは溶融樹脂供給口４４を通じて内孔４１に連続して供給される。混練用スクリュ４２の先端部側となるシリンダ４０の長手方向の他端側にはダイ４５が設けられている。シリンダ４０の外周には、シリンダ４０を加熱するヒータ４６が取り付けられている。
図２は、本発明の透明樹脂組成物の製造方法を実施する際に適用される単軸押出機１５の混練用スクリュ４２の概略図である。
混練用スクリュ４２は、長手方向の中間部にせん断処理部４３を有し、基端部からせん断処理部４３までの間とせん断処理部４３から先端部までの間は、山径と谷径が一定の値とされた送りフライト４７が形成されている。せん断処理部４２は、送りフライト４７のねじれの向きと逆の向きに連続して形成された逆送りフライト４８を有している。逆送りフライト４８は２山以上かつ５山以下であって、その一端から他端までの間に溝や切欠き等が無く、連続して一様に形成されている。
単管１４を流通して、溶融樹脂供給口４４からシリンダ４０の内孔４１に連続して供給される溶融混合樹脂Ｃは、図示しない駆動モータにより回転する混練用スクリュ４２により、基端部からせん断処理部４３まで搬送される。せん断処理部４３では、溶融混合樹脂Ｃは、内孔４１の周壁と逆送りフライト４８の外周との間を通過する。この通過の際に、溶融混合樹脂Ｃは、せん断作用を受けて混練され、ポリカーボネート樹脂中にアクリル樹脂が均一かつ密に分散し、ポリカーボネート樹脂とアクリル樹脂を含む透明樹脂組成物Ｄが生成される。
生成された透明樹脂組成物Ｄは混練用スクリュ２２のせん断処理部４３から先端部に搬送され、単軸押出機１５の先端に接続されたダイ４５の連通する樹脂流路へと吐出される。そして、透明樹脂組成物Ｄはダイ４５により所定の形状に賦形されつつ押し出される。
図３は、本発明の透明樹脂組成物の製造方法を実施する際に適用される単軸押出機１５の混練用スクリュ４２の他の実施形態を示す概略図である。
混練用スクリュ４２は、長手方向の中間部にせん断処理部４３を有し、基端部からせん断処理部４３までの間とせん断処理部４３から先端部までの間は、山径と谷径が一定の値とされた送りフライト４７が形成されている。せん断処理部４３は、混練用スクリュ４２の半径方向に対して立設されかつ周方向に連続して形成された円環状突出部４９を有している。円環状突出部４９は、周方向に溝や切欠き等が無く、連続して一様に形成されている。
単管１４を流通して、溶融樹脂供給口４４からシリンダ４０の内孔４１に連続して供給される供給溶融混合樹脂Ｃは、図示しない駆動モータにより回転する混練用スクリュ４２により、基端部からせん断処理部４３まで搬送される。せん断処理部４３では、溶融混合樹脂Ｃは、内孔４１の周壁と円環状突出部４９の外周との間を通過する。この通過の際に、溶融混合樹脂Ｃは、せん断作用を受けて混練され、ポリカーボネート樹脂中にアクリル樹脂が均一かつ密に分散し、ポリカーボネート樹脂とアクリル樹脂を含む透明樹脂組成物Ｄが生成される。
生成された透明樹脂組成物Ｄは混練用スクリュ２２のせん断処理部４３から先端部に搬送され、単軸押出機１５の先端に接続されたダイ４５の連通する樹脂流路へと吐出される。そして、透明樹脂組成物Ｄはダイ４５により所定の形状に賦形されつつ押し出される。
なお、単軸押出機１５の混練用スクリュ４２の外径は、二軸押出機１３の噛み合いスクリュ２２の外径よりも大きい。また、せん断処理部４３は、混練用スクリュの長手方向の１か所に設けるだけでなく、状況に応じて複数か所にそれぞれ設けても良い。
次に、本発明の透明樹脂組成物の製造方法について説明する。
製造装置１０の原料供給装置１１に原料となるポリカーボネート樹脂Ａを投入し、原料供給装置１２に原料となるアクリル樹脂Ｂに投入する。ポリカーボネート樹脂Ａは、単位時間当たり９５〜６０重量％の範囲で、所定の量を供給するように設定された原料供給装置１１により計量され、二軸押出機１３に連続して供給される。同様に、アクリル樹脂Ｂも、単位時間当たり５〜４０重量％の範囲で、所定の量を供給するように設定された原料供給装置１２により計量され、二軸押出機１３に連続して供給される。
二軸押出機１３のバレル２０の内孔２１に連続して供給されたポリカーボネート樹脂Ａとアクリル樹脂Ｂは、駆動モータにより回転する２本の噛み合いスクリュ２２により先端部側に搬送されつつ、溶融および混合される。この時のバレル２０の温度は２４０〜３００℃に設定され、噛み合いスクリュ２２の回転数は５０〜６００ｒｐｍとなるように設定される。
二軸押出機１３は、固相のポリカーボネート樹脂Ａとアクリル樹脂Ｂから液相の溶融混合樹脂Ｃを連続して生成する。この段階の溶融混合樹脂Ｃは、アクリル樹脂Ｂがポリカーボネート樹脂Ａに均一かつ密に分散しておらず、白濁した状態となっている。
二軸押出機１３より吐出された溶融混合樹脂Ｃは、大気中に放出すること無く、引き続き、単管１４の内孔３０を通して単軸押出機１５に供給される。単管１４は、溶融混合樹脂Ｃが溶融状態を維持するように、加熱温度を２２０〜２８０℃に設定されたヒータ３１により加熱される。
単軸押出機１５のシリンダ４０の内孔４１に連続して供給される溶融混合樹脂Ｃは、駆動モータにより回転する混練用スクリュ４２により基端部側から中間部に設けられたせん断処理部４３へと搬送される。このとき、シリンダ４０の温度は２２０〜２８０℃に設定され、混練用スクリュ４２の回転数は５００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍとなるように設定される。
単軸押出機１５の混練用スクリュ４２の外径が二軸押出機１３の噛み合いスクリュ２２の外径よりも大きく、混練用スクリュ４２の回転数が５００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍとなるように設定されることから、連続して供給される溶融混合樹脂Ｃは、混練用スクリュ４２の送りフライト４７の間に充満した状態ではなく、非充満の状態で搬送される。そして、送りフライト４７の山径と谷径が一定の値とされていることから、安定した状態で搬送される。
せん断処理部４３に到達した溶融混合樹脂Ｃは、一般的な押出成形で設定される単軸押出機のスクリュ回転数よりも高い５００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍで回転するせん断処理部４３の外周とシリンダ４０の内孔４１の周壁との間を通過する際に、短時間で強力なせん断作用を受けて混練され、ポリカーボネート樹脂Ａ中にアクリル樹脂Ｂが均一かつ密に分散し、ポリカーボネート樹脂Ａとアクリル樹脂Ｂを含む透明樹脂組成物Ｄが生成される。
生成された透明樹脂組成物Ｄは山径と谷径が一定とされた送りフライト４７により安定して先端部に搬送され、所定の形状を賦形するダイ４５より押し出される。
本発明の透明樹脂組成物の製造方法は、製造装置１０の前段の二軸押出機１３が溶融および混合する工程を担い、後段の単軸押出機１５が混練する工程を担うことから、溶融および混合時の噛み合いスクリュ２２の回転数を含んだ製造条件と、短時間で強力なせん断作用を付与する混練時の混練用スクリュ４２の回転数を含んだ製造条件を、関連付けつつも個別に設定できるので、安定して連続生産することが可能となる。
【０００９】
次に、実施例および比較例により、さらに説明する。
［実施例１］
本発明の透明樹脂組成物の製造方法を実施するにあたり、製造装置１０の前段の溶融および混合する工程を担う二軸押出機１３として、噛み合いスクリュ２２の外径の呼び径が１８ｍｍである東芝機械株式会社製の二軸押出機、型式ＴＥＭ−１８ＳＳを準備し、後段の混練する工程を担う単軸押出機１５として、混練用スクリュ４２の外径の呼び径が３６ｍｍである東芝機械株式会社製の単軸押出機、型式ＳＥ−３６ＳＰを準備し、単管１４にて二軸押出機、型式ＴＥＭ−１８ＳＳと単軸押出機、型式ＳＥ−３６ＳＰを接続した。
二軸押出機１３の噛み合いスクリュ２２は、スクリュの外径に対するスクリュの長さを４８とした。単軸押出機１５の混練用スクリュ４２は、スクリュの外径に対するスクリュの長さを８とし、せん断処理部４３として、混練用スクリュ４２の長手方向の離間した２か所に逆送りフライト４８を配置した。シリンダ４０の内孔４１の周壁と逆送りフライト４８の外周との間の隙間を０．３ｍｍとした。二軸押出機１３のバレル２０の温度を２６０℃、単軸押出機１５のシリンダ４０の温度を２６０℃、単管１４の温度を２６０℃に設定した。
二軸押出機１３に供給するポリカーボネート樹脂Ａは帝人株式会社製のパンライトＬ−１２５０Ｙを、アクリル樹脂Ｂは三菱レイヨン株式会社製のアクリペットＶＨ００１を用いた。原料供給装置１１にてポリカーボネート樹脂Ａを毎時８Ｋｇ供給し、原料供給装置１２にてアクリル樹脂Ｂを毎時２Ｋｇ供給し、二軸押出機１３の噛み合いスクリュ２２の回転数を２００ｒｐｍとして溶融および混合し、単軸押出機１５の混練用スクリュ４２の回転数を２８００ｒｐｍとして混練し、ダイ４５より、毎時１０Ｋｇ（毎分約１６７ｇ）のポリカーボネート樹脂Ａとアクリル樹脂Ｂを含む樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を目視にて評価したところ、白濁は見られず、透明であった。
［実施例２］
実施例１の製造装置１０に対し、せん断処理部４３として、混練用スクリュ４２の長手方向の離間した２か所に円環状突出部４９を配置した。
原料供給装置１１にてポリカーボネート樹脂Ａを毎時８Ｋｇ供給し、原料供給装置１２にてアクリル樹脂Ｂを毎時２Ｋｇ供給し、二軸押出機１３の噛み合いスクリュ２２の回転数を２００ｒｐｍとして溶融および混合し、単軸押出機１５の混練用スクリュ４２の回転数を２８００ｒｐｍとして混練し、ダイ４５より、毎時１０Ｋｇ（毎分約１６７ｇ）のポリカーボネート樹脂Ａとアクリル樹脂Ｂを含む樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を目視にて評価したところ、白濁は見られず、透明であった。
［比較例１］
スクリュ外形の呼び径が１８ｍｍである東芝機械株式会社製の二軸押出機、型式ＴＥＭ−１８ＳＳを準備し、２本の噛み合いスクリュの中にニーディングディスクを配置した。
スクリュの回転数を３００ｒｐｍから１２００ｒｐｍまで変化させて、押し出されるポリカーボネート樹脂Ａとアクリル樹脂Ｂを含む樹脂組成物を観察したが、常に白濁しており、透明にはならなかった。なお、本比較例では、スクリュの回転数が１２００ｒｐｍの時点で、予熱不足の状態でポリカーボネート樹脂Ａとアクリル樹脂Ｂがニーディングディスクに到達して異音と振動が発生し、生成された樹脂組成物にも極端な粘度低下が見られたため、それを超える回転数での運転を中止した。
実施例１、実施例２と比較例１との比較から分かるように、本発明の透明樹脂組成物の製造方法により連続して製造されたポリカーボネート樹脂とアクリル樹脂を含む樹脂組成物は、白濁が見られず、透明となり、均一かつ密に分散されていることが分かる。
【符号の説明】
【００１０】
１０  製造装置
１１  原料供給装置
１２  原料供給装置
１３  二軸押出機
１４  単管
１５  単軸押出機
２０  バレル
２１  内孔
２２  噛み合いスクリュ
２３  原料供給口
２４  ヒータ
３０  内孔
３１  ヒータ
４０  シリンダ
４１  内孔
４２  混練用スクリュ
４３  せん断処理部
４４  溶融樹脂供給口
４５  ダイ
４６  ヒータ
４７  送りフライト
４８  逆送りフライト
４９  円環状突出部
【図１】
2015123622.tif 000003
【図２】
2015123622.tif 000004
【図３】
2015123622.tif 000005