(57)【要約】【課題】フィラーまで十分加熱することができ、連続生産することで生産効率を向上させることができる高充填フィラーコンパウンドの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】粉状体Ａ１と樹脂材料Ｂ１とからなる原料混合物Ｃ１を混合物搬送装置３４において加熱溶融混合して溶融混合物Ｄ１を生成する際に、加熱溶融装置による加熱に加えて、混練翼３５ｂの回動によって原料混合物Ｃ１に加えられる剪断力により原料混合物Ｃ１に剪断熱が生じて原料混合物Ｃ１が加熱される。これにより、原料混合物Ｃ１中に残っている未溶融の樹脂材料Ｂ１が溶融されることにより生成された溶融混合物Ｄ１を排出してフィラーコンパウンドＥ１を作成する。【選択図】  図５
2004231755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒状のフィラーと樹脂材料とからなる混合物を所定の温度まで加熱して溶融混練する高充填フィラーコンパウンドの製造方法において、
上記混合物を、加熱溶融装置による加熱と、溶融混練を行うために配設された混練装置により上記混合物に剪断力を生じさせて発生する剪断熱と、によって加熱することを特徴とする高充填フィラーコンパウンドの製造方法。
【請求項２】
上記混練装置は、内壁面にて上記混合物を混練する混練空間を形成する空間形成部材と、同混練空間の中に配設された混練翼を有し、当該混練翼は、回転駆動される際に外周端と同空間形成部材の内壁面との間で上記混合物に剪断力を付与するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の高充填フィラーコンパウンドの製造方法。
【請求項３】
上記混練翼は、略螺旋状とされ、外周端と上記空間形成部材の内壁面とが所定のクリアランスとされることにより上記樹脂材料を溶融可能な剪断熱が発生するように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の高充填フィラーコンパウンドの製造方法。
【請求項４】
上記混合物に所定の圧力を加えることにより、上記樹脂材料を同混合物全体に浸潤させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の高充填フィラーコンパウンドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィラーと樹脂材料とからなる混合物を加熱して溶融混練する高充填フィラーコンパウンドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、微粒状のフィラーと樹脂材料とからなる混合物を加熱溶融装置によって加熱溶融混練することによりフィラーコンパウンドを製造している。また、高速撹拌翼付き混合槽（スーパーミキサー）でフィラーと樹脂材料を高速攪拌し、フィラーどうしが衝突する時に発生する摩擦熱を利用して混合物を加熱する手法も知られている。高速撹拌翼付き混合槽を用いて混合物を加熱する従来技術としては、特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２９０４６６号公報（段落００２６−００４２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、加熱溶融装置を用いた加熱や、フィラーどうしの衝突時に発生する摩擦熱では、フィラーまで十分に加熱できず、短時間に十分な熱量をフィラーコンパウンドに与えることができないことがあった。
【０００５】
このため、連続的な生産が難しく、生産効率を向上させることが困難となることがあった。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、混合物中のフィラーまで十分に加熱して短時間に十分な熱量をフィラーコンパウンドに与えることができ、連続生産を容易にさせて生産効率を向上させることが可能な高充填フィラーコンパウンドの製造方法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】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、微粒状のフィラーと樹脂材料とからなる混合物を所定の温度まで加熱して溶融混練する高充填フィラーコンパウンドの製造方法において、上記混合物を、加熱溶融装置による加熱と、溶融混練を行うために配設された混練装置により上記混合物に剪断力を生じさせて発生する剪断熱と、によって加熱する構成としてある。
すなわち、微粒状のフィラーと樹脂材料とからなる混合物は、加熱溶融装置によって加熱されるとともに、溶融混練を行うために配設された混練装置により上記混合物に剪断力を生じさせて発生する剪断熱によっても加熱される。混合物が両者により加熱されるので、混合物中に残っている未溶融の樹脂材料が速やかに溶融する。その結果、フィラーと樹脂材料とを速やかに溶融混練してフィラーコンパウンドを製造することができる。
これにより、フィラーまで十分に加熱して短時間に十分な熱量をフィラーコンパウンドに与えることができ、フィラーコンパウンドの連続生産を容易にさせて生産効率を向上させることが可能となる。
なお、微粒状のフィラーは様々な形状が考えられ、粉末状や微細な繊維状であっても本発明にいう微粒状に含まれる。なお、フィラーの粒度を調整することによって、フィラーコンパウンドから形成される成形体の強度を調整することができる。
【０００８】
ここで、上記混練装置は、内壁面にて上記混合物を混練する混練空間を形成する空間形成部材と、同混練空間の中に配設された混練翼を有し、当該混練翼は、回転駆動される際に外周端と同空間形成部材の内壁面との間で上記混合物に剪断力を付与するように設けられている構成としてもよい。
すなわち、混練翼を回転駆動させると、混合物は圧力を加えられるので、混練翼の外周端と、混合物を混合するための混練空間を形成する空間形成部材の内壁面と、の間で混合物に対する剪断力が生じる。混練翼が回転し続けると、何度も混合物に対して剪断力が与えられる。繰り返し剪断力が与えられることにより、混合物に剪断熱が発生する。混練翼の駆動が継続されている間は剪断力も継続的に混合物に加わるので、混合物に生ずる剪断熱が多くなる。こうして発生する剪断熱が蓄積されて混合物が所定の温度まで到達すると、混合物中に残っている未溶融の樹脂材料が溶融し、混合物全体に対して均一に分散することとなる。従って、製造されたフィラーコンパウンドを成形し、冷却して固化させると、高強度の成形物を形成することが可能となる。なお、成形物は様々な形状のものが考えられ、例えば、ペレットであってもよいし、建築用材等の成形体であってもよい。
【０００９】
また、上記混練翼は、略螺旋状とされ、外周端と上記空間形成部材の内壁面とが所定のクリアランスとされることにより上記樹脂材料を溶融可能な剪断熱が発生するように設けられている構成としてもよい。
ここで用いられる混練装置は、混練翼の外周端と空間形成部材の内壁面との間隔が所定のクリアランスとされている。混練翼を回転駆動させると、混合物は圧力を加えられるので、所定のクリアランスとされた混練翼の外周端と空間形成部材の内壁面との間に押され、剪断力が付与されて、混合物に剪断熱が生成する。混練翼の回動を継続している間は剪断力も継続的に混合物に加わるので、混合物に生ずる剪断熱が多くなる。このようにして、加熱溶融した樹脂材料は混合物全体に対して均一に分散する。
むろん、混練装置は混合物に剪断力を生じさせて剪断熱を発生させることができればよい。従って、上述した混練翼を有する装置以外にも、回動する撹拌翼により剪断熱を発生させる作用を有する撹拌装置や混合装置等も本発明にいう混練装置に含まれる。
【００１０】
ところで、上記混合物に所定の圧力を加えることにより、上記樹脂材料を同混合物全体に浸潤させる構成としてもよい。混合物に所定の圧力を加えると、混合物中のフィラーと樹脂材料とが圧縮されて互いの間隔が縮まることにより、フィラーと樹脂材料とがより結着されて馴染み、樹脂材料が混合物全体に浸潤する。すると、より均質で良質なフィラーコンパウンドを製造することができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、混合物中のフィラーまで十分に加熱して短時間に十分な熱量をフィラーコンパウンドに与えることができ、フィラーコンパウンドの連続生産を容易にさせて生産効率を向上させることが可能な高充填フィラーコンパウンドの製造方法を提供することができる。
請求項２〜請求項４にかかる発明によれば、混合物に対して確実に剪断力を付与して剪断熱を発生させる具体例を提供することができる。その結果、フィラーと樹脂材料とが均一に混合された均質で良質なフィラーコンパウンドを製造することができ、高強度の成形物を形成することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）フィラーコンパウンド製造方法の概要：
（２）フィラーコンパウンド製造方法の詳細：
（３）フィラーコンパウンド製造方法の作用：
（４）第二の実施形態：
【００１３】
（１）フィラーコンパウンド製造方法の概要：
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる高充填フィラーコンパウンドの製造方法を工程別に示す概略的な流れ図である。
フィラーコンパウンドＥ１は、微粒状とされたフィラー（充填材）と、このフィラーを塊状に結着させるための所定の樹脂材料を加熱溶融して混合した状態にある中間生成物である。このフィラーコンパウンドＥ１を所定の形状に成形すると、ウッドプラスチックや建築材料等の成形物が形成される。つまり、フィラーコンパウンドＥ１とは、建築用材等の各種成形体や骨材等とされる各種ペレットを製造するための中間生成物である。
【００１４】
フィラーコンパウンドを製造する際、まず、微粒状のフィラーＡ１と樹脂材料Ｂ１とをフィラーコンパウンド製造装置３０へ投入する（工程Ｓ１０）。本実施形態の樹脂材料Ｂ１は、粒状のものを用いているが、フィラーＡ１と混合可能な形状であればどのような形状のものを用いてもよい。次に、フィラーＡ１と樹脂材料Ｂ１とを混合して加熱溶融混練前の原料混合物Ｃ１を生成し、この原料混合物Ｃ１を加熱溶融混練して、溶融混合物Ｄ１に変化させる（工程Ｓ１１）。そして、溶融混合物Ｄ１に圧力を加えながら排出すると（工程Ｓ１２）、フィラーコンパウンドＥ１が製造される。
【００１５】
なお、フィラーコンパウンドＥ１の原料を構成しているフィラーＡ１と、樹脂材料Ｂ１とから構成される混合物は、便宜上、製造工程の経過状況に合わせて名称を変えることとする。すなわち、加熱溶融混練される前の混合物を原料混合物Ｃ１とし、加熱溶融混練中の混合物を溶融混合物Ｄ１とし、加熱溶融混練後の不定形状の物質をフィラーコンパウンドＥ１とする。
【００１６】
フィラーＡ１としては、種々の材料を採用可能であり、例えば、木質系材料であってもよいし、鉱物系材料であってもよい。ここで、木質系材料は、木粉，木毛，木片，木質繊維，木質パルプ，木質繊維束，等、さまざまなものを採用可能であるし、竹繊維，麻繊維，バカス，モミガラ，稲わら等セルロースを主成分とする材料を混合してもよい。木材は家具工場や建築現場等あらゆる場面で常用されており、これらの場面で木材の切り屑が発生すればこのような切り屑を集めれば木質系材料として使用することができる。また、木材本体を家具や建築用材等の原料にした後には多量の廃材が発生するので、このような廃材を粉砕すればよい。さらに、家具や建築用材が廃棄されたときには当該廃棄物を粉砕すればよい。このような構成によれば木質系成形体のコストが非常に低くなり、また、ゴミを低減することに大きく寄与することができるし、廃棄物リサイクルを促進することもできる。
本実施形態では、フィラーＡ１として微粒状（粉末状や微細な繊維状を含む）の木粉１０を用いている。
木粉１０の粒径は種々の径が採用可能であり、樹脂材料によって木粉１０同士が結合できるような粒径であればよい。なお、木粉の粒度を調整することによって、フィラーコンパウンドから形成される成形体の強度を調整することができる。
【００１７】
樹脂材料Ｂ１としては、種々の樹脂を採用可能であり、例えば、ポリプロピレン，ポリエチレン，ポリスチレン，ポリメチルメタアクリレート，塩化ビニル，ナイロン，ポリカーボネート，ポリアセタール，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレンテレフタレート、等の熱可塑性樹脂を使用可能である。むろん、フェノール樹脂，ユリア樹脂，メラミン樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等を用いることも可能である。これらの樹脂を複数組み合わせて使用してもよい。
本実施形態では、熱可塑性樹脂の一種であるポリオレフィン系樹脂材２０を用いている。同樹脂材２０は、具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン等のアルケンの重合体からなる物質であり、上述の木粉１０と混合しやすいように所定径の粒状に形成されている。このポリオレフィン系樹脂材２０は、木粉１０と同様に、不要となった産業廃棄物を利用可能である。また、このポリオレフィン系樹脂材２０を産業廃棄物を再利用する場合には、複数種類の樹脂が混在していることも考えられるが、フィラーＡ１と相溶性を有する材質であれば、数種類の樹脂が混在しているものであっても利用可能である。
【００１８】
木粉１０とポリオレフィン系樹脂材２０の配合割合は、フィラーコンパウンドＥ１から形成される成形体の用途に応じて適宜決定可能である。一般に、木粉が多い高充填フィラーコンパウンドから成形体を形成すると温度変化による変形は少なく、より軽量化され、木質感が向上する。一方、樹脂材が多いと、加熱軟化したフィラーコンパウンドの流動性は大きく、製造された成形体は強度を意味する機械的性能が大きくなり、耐水性が向上する。両素材１０，２０の重量割合は、フィラーコンパウンドＥ１の性質や成形体に要求される性質に応じて適宜好ましい比率を選択可能であり、木粉と等重量以下の樹脂材とを加熱して溶融混練することもできる。
【００１９】
なお、このフィラーコンパウンドＥ１には、フィラーＡ１と樹脂材料Ｂ１との相溶性を向上させるために所定の酸からなる添加剤（図示省略）が添加されていてもよい。この添加剤には、例えば、マレイン酸などが用いられている。このマレイン酸は、フィラーＡ１と樹脂材料Ｂ１とに混合することにより、互いの結着性を向上させる作用を有している。
【００２０】
フィラーコンパウンド製造装置３０は、加熱溶融装置と、溶融混練を行う混練装置とを備えている。ここで、同装置３０は、原料混合物Ｃ１を、加熱溶融装置による加熱と、混練装置により原料混合物Ｃ１に剪断力を生じさせて発生する剪断熱と、によって加熱する。原料混合物Ｃ１が両者によって加熱されるので、樹脂材料Ｂ１は速やかに溶融し、溶融混合物Ｄ１が生成する。その結果、フィラーＡ１と樹脂材料Ｂ１とを速やかに加熱して溶融混練し、フィラーまで十分に加熱されて短時間に十分な熱量がフィラーコンパウンドＥ１に付与される。従って、フィラーコンパウンドの連続生産が容易となり、フィラーコンパウンドの生産効率は良好となる。
【００２１】
（２）フィラーコンパウンド製造方法の詳細：
図２は本発明の高充填フィラーコンパウンドの製造方法によりフィラーコンパウンドを製造するフィラーコンパウンド製造装置３０の構成の概略を示す側面図であり、図３は同装置３０の上面図である。以下、同装置３０を用いた高充填フィラーコンパウンドの製造方法について説明する。フィラーコンパウンド製造装置３０は、材料供給装置３２と、混合物搬送装置（混練装置）３４と、加熱溶融装置３６と、成形装置３８と、成形物搬送装置４０と、制御盤４２とを備えている。
【００２２】
材料供給装置３２は、中空の略円筒形状に形成され、上面に開口部３２ａを備えたホッパ装置３３を有する。上述の原料混合物Ｃ１を開口部３２ａから投入すると、同原料混合物Ｃ１をホッパ装置３３に収容することができる。従って、フィラーコンパウンドを製造する際には、まず、原料混合物Ｃ１をホッパ装置３３に投入する作業を行うことになる。
【００２３】
ホッパ装置３３の内部には、撹拌部材３３ａと、この撹拌部材３３ａが接続された撹拌部材接続円板３３ｂとが所定位置にそれぞれ配設されている。同円板３３ｂは、ベルト３３ｃを介して撹拌部材駆動モータ３３ｄに接続されている。このモータ３３ｄの駆動力がベルト３３ｃを介して撹拌部材接続円板３３ｂに伝達され、同円板３３ｂと撹拌部材３３ａとを回転駆動させる。これによって、ホッパ装置３３の内部に収容された材料Ａ１，Ｂ１は、粒状のまま攪拌されて略均一に混和され、原料混合物Ｃ１となる。この原料混合物Ｃ１は、原料混合物搬出口から次工程である混合物搬送装置３４へ搬送される。
【００２４】
混合物搬送装置３４は、原料混合物の溶融混練を行うために配設された一軸押出混練装置である。粒状の原料混合物Ｃ１は、原料混合物搬入口３４ａから混合物搬送装置３４に流入する。
図４は、混合物搬送装置の要部の構成を示す概略図である。混合物搬送装置３４は、内壁面にて原料混合物Ｃ１を混練する内部空間（混練空間）３４ｂ１を形成する中空管（空間形成部材）３４ｂと、内部空間３４ｂ１の中に配設された混練翼３５ｂを有するスクリュー３５とを備えている。中空管３４ｂは、略円筒形状を呈している。スクリュー３５は、内部空間３４ｂ１の所定位置に配設されており、混合物搬送装置３４の長手方向に沿って中空管３４ｂの軸心を通るようにしてスクリュー軸３５ａが設けられている。混練翼３５ｂは、略螺旋状とされ、回転駆動される際に外周端と中空管３４ｂの内壁面との間で混合物Ｃ１，Ｄ１に剪断力を付与させるように設けられている。
【００２５】
スクリュー３５には、スクリュー軸３５ａの軸方向に沿って複数フライトの螺旋状ネジ山からなる混練翼３５ｂが形成されている。すなわち、この混練翼３５ｂがスクリューとして機能するように設けられている。また、このスクリュー軸３５ａは、一端が成形装置３８に挿入される状態で配設されている。原料混合物搬入口３４ａより搬入された原料混合物Ｃ１は、内部空間３４ｂ１に一時収容される。
【００２６】
ここで、スクリュー３５には、ギア部３４ｄを介してスクリュー軸駆動モータ３４ｅが設けられている。同モータ３４ｅは、ギア部３４ｄを介してスクリュー軸３５ａを駆動している。スクリュー軸駆動モータ３４ｅを駆動させると、スクリュー３５の回転運動によって内部空間３４ｂ１に収容されている原料混合物Ｃ１が原料混合物搬入口３４ａから溶融混合物排出口３４ｃ方向に向かって溶融混練されながら押し出されていく。なお、スクリュー軸３５ａを所定の回転速度で回転駆動すると、混合物Ｃ１，Ｄ１は圧力を加えられながら所定の押出速度で押し出される。そして、溶融混合物Ｄ１は溶融混合物排出口３４ｃから排出され、不定形のフィラーコンパウンドＥ１が生成する。
混合物搬送装置３４が溶融混合物を搬送する能力は、樹脂材料の溶融にかかる時間や、軟化された溶融混合物の粘度等の性質等に応じて決定すればよい。その際、溶融混合物排出口３４ｃの大きさや、混練翼３５ｂの形状や、スクリュー３５の回転速度を調節することにより、内部空間３４ｂ１内の混合物Ｃ１，Ｄ１に対して所定の圧力を加えるようにしている。この圧力を、溶融混合物排出口３４ｃから排出される溶融混合物Ｄ１全体に対して溶融状態の樹脂材料が略均一に浸潤される圧力以上とすると、加熱溶融した樹脂材料が溶融混合物Ｄ１全体に対して均一に分散するとともに、溶融混合物Ｄ１中のフィラーと樹脂材料とが圧縮されて互いの間隔が縮まることにより、フィラーと樹脂材料とがより結着されて馴染む。従って、排出されるフィラーコンパウンドＥ１は均質とされ、同フィラーコンパウンドＥ１を成形し、冷却して固化させると、高強度の成形物を形成することが可能となる。
【００２７】
混合物Ｃ１，Ｄ１に加える圧力は、以下のようにして調節することができる。
例えば、溶融混合物排出口３４ｃの大きさを小さくすると混合物への圧力を大きくさせ、同排出口３４ｃの大きさを小さくすると混合物への圧力を小さくさせることができる。また、スクリュー軸３５ａの回転を速くすると混合物への圧力を大きくさせ、同スクリュー軸３５ａの回転を遅くすると混合物への圧力を小さくさせることができる。さらに、混練翼３５ｂの螺旋ピッチを排出口３４ｃに向かって狭めていくことにより、中空管３４ｂ内を搬送されていく混合物Ｃ１，Ｄ１に加える圧力を次第に上昇させるようにすることができる。すると、樹脂材料が全て溶融した溶融混合物Ｄ１のみに対して高い圧力を加えることができるため、必要以上にスクリュー３５の回転駆動に動力を消費せず、効率よく混合物Ｃ１，Ｄ１に圧力を加えて均質で良質のフィラーコンパウンドＥ１を得ることが可能となる。
このようにして、混合物Ｃ１，Ｄ１に対して所定の圧力が加わるようにしている。
【００２８】
加熱溶融装置３６は、中空管３４ｂの側方に設けられている。混合物搬送装置３４は混合物に剪断力を生じさせて発生する剪断熱によって混合物Ｃ１，Ｄ１を加熱するが、それとともに加熱溶融装置３６はさらに混合物Ｃ１，Ｄ１を加熱するために設けられている。
加熱溶融装置３６は、概略、複数のヒータ部３６ａと、これらのヒータ部３６ａに対応した複数のブロア部３６ｂとを備えている。ヒータ部３６ａは、発熱体（図示省略）を有しており、この発熱体により高温とされた空気をブロア部３６ｂにて中空管３４ｂに吹き付けることにより、中空管３４ｂ内の混合物Ｃ１，Ｄ１を加熱する。
ヒータ部３６ａは、樹脂材料の種類に応じて発熱体の加熱温度調節を設定できる構成を有している。ここで、ヒータ部３６ａは、樹脂材料を溶融させる温度に上昇させることができればよく、樹脂材料の種類に応じてヒータの加熱能力を決定すればよい。溶融混合物の温度が樹脂材料の融点よりも高く、木粉が炭化しないようにヒータ部の加熱を設定すると、木粉を炭化させずに両者を溶融混合することができる。例えば、樹脂材料としてポリプロピレンを用いる場合、溶融混合物が２００℃前後となるようにヒータの加熱能力を設定すればよい。このように、加熱溶融装置３６は、混合物を所定の温度まで加熱する機能を有している。
【００２９】
生成したフィラーコンパウンドＥ１は、成形装置３８に搬入され、所定の形状に成形されて、成形体とされる。同成形体は、成形物搬送装置４０により搬送され、適宜選別されて、成形体収容部に収容される。
制御盤４２は、複数の操作ボタンと、本フィラーコンパウンド製造装置３０の運転条件の設定や運転状態をモニタリングする操作ディスプレイとが前面に配置されている。本装置３０の操作者は、この制御盤４２を使用して各種操作を行う。すると、制御盤４２は、混合物搬送装置３４に対して押し出し圧力と押し出しに要する時間配分等を制御したり、加熱溶融装置３６に対して加熱温度や加熱時間等を制御したり等、上述した各種装置３２，３４，３６，３８，４０を統合制御する。
【００３０】
（３）フィラーコンパウンド製造方法の作用：
以下、本高充填フィラーコンパウンドの製造方法の作用について図面を利用して説明する。
スクリュー軸３５ａの外周には、中空管３４ｂの内壁面に沿うように設けられた螺旋状の混練翼３５ｂが設けられている。この混練翼３５ｂの外周端は、中空管３４ｂの内壁面との間隔Ｖが所定のクリアランスとなるように配設されている。混練翼３５ｂは、外周端と中空管３４ｂの内壁面とが所定のクリアランスとされることにより原料混合物Ｃ１中の樹脂材料Ｂ１を溶融可能な剪断熱が発生するように設けられている。
ここで、フィラーに対して剪断力を働かせ、混合物に剪断熱を発生させるには、間隔Ｖをフィラーの径よりも小さくすればよい。例えば、フィラーが略球形である場合、間隔Ｖはフィラーの径の約１／１０とするのが好ましい。従って、略球形のフィラーの径が約１００μｍであるとき、間隔Ｖを約１０μｍに設定すればよい。また、フィラーが略繊維状である場合、間隔Ｖは繊維の径の約１／１０とするのが好ましい。なお、フィラーは、略球形であるよりも略繊維状であるほうが剪断力は生じやすく、混合物に剪断熱が発生しやすい。
【００３１】
スクリュー３５を回転駆動すると、原料混合物Ｃ１は、併設されている加熱溶融装置３６により加熱されながら混練される。そして、この原料混合物Ｃ１は、圧力を受け、溶融混合物排出口３４ｃ方向へ圧縮されながら搬送されていく。
【００３２】
スクリュー３５の回転駆動を継続すると、原料混合物Ｃ１は、溶融混合物排出口３４ｃ方向へ押されていき（矢印１）、やがて、原料混合物Ｃ１中の樹脂材料Ｂ１がおおむね溶融されることにより溶融混合物Ｄ１が生成され、さらに、この溶融混合物Ｄ１が混合物搬送装置３４から排出されることになる（矢印２）。ここで、溶融混合物Ｄ１には所定の圧力が加えられているので、混合物Ｃ１，Ｄ１の一部が間隔Ｖとされた中空管３４ｂの内壁面と混練翼３５ｂの外周端との間に向かって原料混合物搬入口３４ａ方向へ逆流しようとする（矢印３）。
【００３３】
このとき、混合物Ｃ１，Ｄ１は圧力を加えられるので、図５の上段に示すように、間隔Ｖのクリアランスとされた混練翼３５ｂの外周端３５ｂ１と中空管３４ｂの内壁面３４ｂ２との間に押されることになり、混合物に対する剪断力が生じる。すると、図の中段に示すように、混合物Ｃ１，Ｄ１中の木粉１０が、外周端３５ｂ１と内壁面３４ｂ２との間で剪断される。混練翼が回転し続けると、何度も混合物に対して剪断力が与えられ、図の下段に示すように、木粉１０は剪断され、剪断された木粉１１が生成する。繰り返し剪断力が与えられることにより、混合物に剪断熱が発生する。混練翼３５ｂの駆動が継続されている間は剪断力も継続的に混合物Ｃ１，Ｄ１に加わるので、混合物Ｃ１，Ｄ１に生ずる剪断熱が多くなる。こうして発生する剪断熱が蓄積されて原料混合物Ｃ１が所定の温度まで到達すると、原料混合物Ｃ１中に残存する加熱溶融していない樹脂材料が溶融し、原料混合物Ｃ１全体に対して均一に分散することとなる。
【００３４】
このように、微粒状のフィラーと樹脂材料とからなる原料混合物Ｃ１は、加熱溶融装置３６によって加熱されるとともに、混合物搬送装置３４により混合物Ｃ１，Ｄ１に剪断力を生じさせて発生する剪断熱によっても加熱される。混合物Ｃ１，Ｄ１が両者により加熱されるので、未溶融の樹脂材料が速やかに溶融し、フィラーと樹脂材料とを速やかに溶融混練してフィラーコンパウンドを製造することができる。従って、フィラーまで十分に加熱して短時間に十分な熱量をフィラーコンパウンドに与えることができ、フィラーコンパウンドの連続生産を容易にさせて生産効率を向上させることが可能となる。ここで、製造されるフィラーコンパウンドはフィラーと樹脂材料とが均一に混合された均質で良質な混合物であるので、同フィラーコンパウンドを成形し、冷却して固化させると、高強度の成形物を形成することが可能となる。
【００３５】
（４）第二の実施形態：
なお、上述した第一の実施形態では、原料混合物Ｃ１をスクリュー３５を用いて溶融混練してフィラーコンパウンドを製造したが、加熱溶融中の原料混合物Ｃ１に対して剪断熱を付与することが可能であれば、スクリュー３５に限らず混練用のダイスを設けてダイスの回転運動によって剪断熱を発生させるようにするなど、スクリュー３５以外の装置を用いるようにしてもよい。
【００３６】
図６は、第二の実施形態にかかる高充填フィラーコンパウンドの製造方法によりフィラーコンパウンドを溶融混練する混練装置５０の構成の概略を示す垂直断面図である。
本混練装置５０は、ニーダーとも呼ばれるセメント等の混練用の公知のバッチ型装置である。本装置５０は、上面に略長方形とされた投入口５１ａを有する混合槽（空間形成部材）５１の中に、軸部５２ａ，５３ａを略水平方向に向けて回動可能に取り付けられた二つの混練ローラ５２，５３が設けられた、溶融混練をバッチ毎に行うための装置である。混合槽５１の下部にある排出口５１ｂは、開閉動可能に設けられている。排出口５１ｂを閉じた状態で微粒状のフィラーと固形の樹脂材料との１バッチ分を投入口５１ａから投入すると、フィラーと樹脂材料とから構成される混合物を混合槽５１に収容することができる。そして、混合槽５１の内壁面５１ｃにて混合物を混練する混練空間５１ｄを形成する。
【００３７】
混練ローラ５２，５３は、軸部５２ａ，５３ａの軸周りに連続した混練翼５２ｂ，５３ｂが取り付けられており、混練空間５１ｄの中で軸部５２ａ，５３ａを回転中心として同方向（図では右回り）に回転駆動されるようになっている。ここで、混練翼５２ｂ，５３ｂ間は間隔Ｖ’の所定のクリアランスとされている。混練翼５２ｂ，５３ｂは、これらの間が所定のクリアランスとされることにより、回転駆動される際に混練翼５２ｂ，５３ｂ間で上記混合物に剪断力を付与し、混合物中の樹脂材料を溶融可能な剪断熱が発生するように設けられている。
なお、分かりやすく説明するため、図では混練翼５２ｂ，５３ｂを断面が楕円に近い形状として描いているが、混練翼５２ｂ，５３ｂは楕円柱状であることを必ずしも意味している訳ではなく、なるべく均一に混練されるように複雑な形状としてもよい。
【００３８】
ここでも、間隔Ｖ’をフィラーの径よりも小さくすれば、フィラーに対して剪断力を働かせ、混合物に剪断熱を発生させることができる。混合物に剪断力を生じさせるのに好適な間隔は、第一の実施形態と同様であり、例えば、フィラーが略球形である場合、間隔Ｖはフィラーの径の約１／１０とするのが好ましい。また、フィラーが略繊維状である場合、間隔Ｖは繊維の径の約１／１０とするのが好ましい。
混練装置５０には、図示しない加熱溶融装置が併設されている。そして、この加熱溶融装置による加熱と、混練装置５０により混合物に剪断力を生じさせて発生する剪断熱と、によって、混合物を所定の温度まで加熱して、溶融混練し、フィラーコンパウンドを製造する。すなわち、この加熱溶融装置と混練装置５０とからフィラーコンパウンド製造装置が構成される。
【００３９】
上記のように構成しても、混練翼５２ｂ，５３ｂの間で混合物に対する剪断力が生じる。すると、混合物中のフィラーが、混練翼５２ｂ，５３ｂの間で剪断される。混練翼５２ｂ，５３ｂが回転し続けると、何度も混合物に対して剪断力が与えられ、フィラーは剪断され、剪断されたフィラーが生成する。繰り返し剪断力が与えられることにより、混合物に剪断熱が発生する。混練翼５２ｂ，５３ｂの駆動が継続されている間は剪断力も継続的に混合物に加わるので、混合物に生ずる剪断熱が多くなる。こうして発生する剪断熱が蓄積されて混合物が所定の温度まで到達すると、混合物中に残存する加熱溶融していない樹脂材料が溶融し、混合物全体に対して均一に分散することとなる。
【００４０】
このように、混合物は、加熱溶融装置によって加熱されるとともに、混練装置５０により混合物に剪断力を生じさせて発生する剪断熱によっても加熱される。混合物が両者により加熱されるので、未溶融の樹脂材料が速やかに溶融し、フィラーと樹脂材料とを速やかに溶融混練してフィラーコンパウンドを製造することができる。従って、フィラーまで十分に加熱して短時間に十分な熱量をフィラーコンパウンドに与えることができ、フィラーコンパウンドの連続生産を容易にさせて生産効率を向上させることが可能となる。ここで、製造されるフィラーコンパウンドはフィラーと樹脂材料とが均一に混合された均質で良質な混合物であるので、同フィラーコンパウンドを成形し、冷却して固化させると、高強度の成形物を形成することが可能となる。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、混合物中のフィラーまで十分に加熱して短時間に十分な熱量をフィラーコンパウンドに与えることができ、連続生産を容易にさせてフィラーコンパウンドの生産効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施形態にかかる高充填フィラーコンパウンドの製造方法を示す概略的な流れ図である。
【図２】フィラーコンパウンド製造装置の概略的な構成を示す側面図である。
【図３】フィラーコンパウンド製造装置の概略的な構成を示す上面図である。
【図４】フィラーコンパウンド製造装置の要部の構成を示す概略図である。
【図５】本高充填フィラーコンパウンドの製造方法の作用を模式的に説明する図である。
【図６】第二の実施形態において、混練装置の構成の概略を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
Ａ１…フィラー
Ｂ１…樹脂材料
Ｃ１…原料混合物
Ｄ１…溶融混合物
Ｅ１…フィラーコンパウンド
１０…木粉
１１…剪断された木粉
２０…ポリオレフィン系樹脂材
３０…フィラーコンパウンド製造装置
３４…混合物搬送装置（混練装置）
３４ｂ…中空管（空間形成部材）
３４ｂ１…内部空間（混練空間）
３４ｂ２…中空管の内壁面
３５…スクリュー
３５ｂ…混練翼
３５ｂ１…混練翼の外周端
３６…加熱溶融装置
５０…混練装置
５１…混合槽（空間形成部材）
５１ｄ…混練空間
５２，５３…混練ローラ
５２ｂ，５３ｂ…混練翼
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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