(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バレル、及び該バレル中に装填されており、少なくともフルフライトスクリューとニーディングブロックとを備えたＬ／Ｄが３０以上のスクリューを有するスクリュー混練装置であって、
前記ニーディングブロックはＬn ／Ｄが５以上、
前記フルフライトスクリューはＬf ／Ｄが３以上で、かつ、下記の両式を満たすことを特徴とするスクリュー混練装置。
３５≦α≦６０
０．１５≦（Ｍ／Ｄ）≦０．２５
ただし、αはフルフライトスクリューのフライト角（゜）、Ｍはフルフライトスクリューのスクリュー溝の深さ（ｍｍ）、Ｌはスクリュー全長（ｍｍ）、Ｌn はニーディングブロックの合計長さ（ｍｍ）、Ｌf はフルフライトスクリューの合計長さ（ｍｍ）、Ｄはバレルの直径（ｍｍ）である。
【請求項２】
下記条件を満たす混合樹脂１００重量部と、無機充填剤１０〜３００重量部とを請求項１に記載のスクリュー混練装置を用いて混練することを特徴とする樹脂組成物の製造方法。
（条件）重量平均分子鎖長が２８５０ｎｍ以上のポリオレフィン［Ａ］の、重量平均分子量７００〜６０００のポリオレフィンワックス［Ｂ］に対する重量比
［Ａ］／［Ｂ］は、５０／５０〜９０／１０である。
【請求項３】
下記式を満たす条件下に前記混合樹脂と前記無機充填剤とを混練することを特徴とする請求項２に記載の樹脂組成物の製造方法。
５×１０4 ≦［Ｅ／（Ｄ／１０００）3 ］≦３×１０5
ただし、Ｅは混練装置からの樹脂組成物の吐出量（ｋｇ／ｈｒ）、Ｄは混練装置のバレルの直径（ｍｍ）である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バレル、及び該バレル中に装填されており、少なくともフルフライトスクリューとニーディングブロックとを備えたスクリューを有するスクリュー混練装置及びこれを用いた樹脂組成物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高強度、高弾性のフィルムの材料として、超高分子量のポリオレフィンが知られている。しかし、超高分子量のポリオレフィンは強度が強すぎるため、薄膜化や延伸などの加工が困難であるという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、超高分子量ポリオレフィンのような難加工性ポリオレフィンと、比較的低分子量のポリオレフィンワックスとは一般に相溶性が悪く、これらのブレンド物から製造したフィルムを延伸したときに、孔や破れ等の欠陥が生じやすく、適度な引張剛性を保てないという問題があった。
【０００４】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、フィルムに成形したものを延伸したときに、孔や破れ等の欠陥が生じにくい高弾性率を有する樹脂組成物を製造することのできるスクリュー混練装置及びこれを用いた樹脂組成物の製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るスクリュー混練装置は、
バレル、及び該バレル中に装填されており、少なくともフルフライトスクリューとニーディングブロックとを備えたＬ／Ｄが３０以上のスクリューを有するスクリュー混練装置であって、
前記ニーディングブロックはＬn ／Ｄが５以上、
前記フルフライトスクリューはＬf ／Ｄが３以上で、かつ、下記の両式を満たすことを特徴とするものである。
【０００６】
３５≦α≦６０
０．１５≦（Ｍ／Ｄ）≦０．２５
ただし、αはフルフライトスクリューのフライト角（゜）、Ｍはフルフライトスクリューのスクリュー溝の深さ（ｍｍ）、Ｌはスクリュー全長（ｍｍ）、Ｌn はニーディングブロックの合計長さ（ｍｍ）、Ｌf はフルフライトスクリューの合計長さ（ｍｍ）、Ｄはバレルの直径（ｍｍ）である。
【０００７】
本発明者らは、フィルムに成形したものを延伸したときに、孔や破れ等の欠陥が生じにくい高弾性率を有する樹脂組成物を製造する技術を開発すべく鋭意検討した結果、上記のような特定のスクリューデザインを有するスクリュー混練装置を用いることにより、上記課題を解決することができることを見出した。
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る樹脂組成物の製造方法は、
下記条件を満たす混合樹脂１００重量部と、無機充填剤１０〜３００重量部とを上記特徴を有するスクリュー混練装置を用いて混練することを特徴とするものである。
【０００９】
（条件）重量平均分子鎖長が２８５０ｎｍ以上のポリオレフィン［Ａ］の、重量平均分子量７００〜６０００のポリオレフィンワックス［Ｂ］に対する重量比
［Ａ］／［Ｂ］は、５０／５０〜９０／１０である。
【００１０】
熱可塑性樹脂を混練するのに使用される一般的な混練装置では、上記［Ａ］ポリオレフィンと［Ｂ］ポリオレフィンワックスとを上記のような比率で均一に混練することが困難であった。しかし、本発明によるスクリュー混練装置を用いることにより、上記比率で配合された混合樹脂を均一に混練することができるようになった。
【００１１】
かかる条件により混練を行うことで、高弾性率を有する樹脂組成物を得ることができ、これをフィルム化し、さらに延伸することにより所望の多孔性フィルムを得ることができる。
【００１２】
本発明の好適な実施形態として、前記本発明に係る混練装置を使用して、下記式を満たす条件下に前記混合樹脂と前記無機充填剤とを混練する形態があげられる。
【００１３】
５×１０4 ≦［Ｅ／（Ｄ／１０００）3 ］≦３×１０5
ただし、Ｅは混練装置からの樹脂組成物の吐出量（ｋｇ／ｈｒ）、Ｄは混練装置のバレルの直径（ｍｍ）である。
【００１４】
かかる条件下で混練することにより、高弾性率を有する樹脂組成物を得ることができる。なお、吐出量の測定は下記の通り行う。
【００１５】
（１）ダイスから出てくる樹脂を３６秒間搾取する。
（２）電子秤で重量を測定する。
（３）１時間あたりの吐出量（ｋｇ／ｈｒ）に換算する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、多孔性フィルムを製造するための製造ラインを示す模式図である。本製造ラインは、工程順に混練工程１、圧延工程２、第１のスリット工程３、延伸工程４、第２のスリット工程５の各工程から成っている。
【００１７】
混練工程１には、スクリュー混練装置１０が使用され、この混練装置は、混合樹脂を供給する第１ホッパー１１と無機充填剤を供給する第２ホッパー１２とを備えている。スクリュー混練装置１０は、二軸のスクリュー１３を備えており、各ホッパー１１，１２から供給される混合樹脂と無機充填剤とを強混練して押し出す。混練して得られた樹脂組成物は、ペレット化される。
【００１８】
圧延工程２には、スクリュー押し出し装置２０が用いられる。この装置２０には、混練工程１により得られた樹脂組成物のペレットを投入するホッパー２１と、スクリュー２２とを備えている。この装置２０により、 樹脂組成物を混練しつつ前方に押し出し、ダイ２３により棒状またはシート状にして排出し、圧延ロール機構２４により圧延して圧延フィルムを得る。
【００１９】
第１のスリット工程３では、圧延工程２で得られた圧延フィルムを幅方向で２つにカットし、例えば６００ｍｍ幅の圧延フィルムから３００ｍｍ幅のフィルムを２丁得る。
【００２０】
延伸工程４では、所定の温度条件下で例えば３００ｍｍ幅のフィルムを幅方向で４〜５倍に延伸する。これにより、サブミクロンオーダーの孔が形成された多孔性フィルムを得ることができる。
【００２１】
第２のスリット工程５では、得られた多孔性フィルムを所望の幅寸法にカットする。
【００２２】
＜樹脂組成物＞
混練装置１０を用いて製造する樹脂組成物について説明する。この樹脂組成物は、混合樹脂１００重量部と、無機充填剤１０〜３００重量部とを混練することにより得られる。
【００２３】
混合樹脂としては、重量平均分子鎖長が２８５０ｎｍ以上のポリオレフィン［Ａ］の、重量平均分子量７００〜６０００のポリオレフィンワックス［Ｂ］に対する重量比［Ａ］／［Ｂ］が５０／５０〜９０／１０であるものを用いる。
【００２４】
ポリオレフィンを構成するオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、ブテン、ヘキセンなどが挙げられる。ポリオレフィンの具体例としては、低密度ポリエチレン、線状ポリエチレン（エチレン−α−オレフィン共重合体）、高密度ポリエチレン等のエチレン系樹脂、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のプロピレン系樹脂、ポリ（4 −メチルペンテン−１）、ポリ（ブテン−１）およびエチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。
【００２５】
本発明のスクリュー混練装置を用いることにより、分子鎖長が２８５０ｎｍ以上のポリオレフィンを１０重量％以上含有し、それから形成したフィルム状物を延伸したときに、孔や破れ等の生じにくい高弾性率を有する樹脂組成物を製造することができる。
【００２６】
分子鎖長が２８５０ｎｍ以上のポリオレフィン（本発明において、長分子鎖ポリオレフィンという。）は特に強度に優れ、このような長分子鎖ポリオレフィンを樹脂成分全体の１０重量％以上、より好ましくは２０重量％以上含有している樹脂組成物は強度が顕著に優れるので、多用途に利用することができる。前記長分子鎖ポリオレフィンを樹脂成分全体の３０重量％以上含有する樹脂組成物は、特に強度が高いので一層好ましい。尚、ポリオレフィンの分子鎖長、重量平均分子鎖長、分子量、および重量平均分子量はＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）により測定し、特定分子鎖長範囲または特定分子量範囲のポリオレフィンの含有量（重量％）はＧＰＣ測定により得られる分子量分布曲線の積分により求めることができる。
【００２７】
混合樹脂１００重量部に対して無機充填剤を１０〜３００重量部添加すると、従来の加工方法では、メルトフラクチャー、あるいはスダレ状に孔が空く等の問題が発生して、膜厚精度の良いフィルムが得られなかったが、本発明方法によると膜厚精度が良好であるのみならず、剛性にも優れたフィルムが得られる。無機充填剤の添加量が１０重量部未満では剛性を向上させるのに不十分であり、３００重量部を越えて添加しても、添加量の割に剛性の向上効果が低い。
【００２８】
無機充填剤としては炭酸カルシウム、タルク、クレー、カオリン、シリカ、ハイドロタルサイト、珪藻土、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、アルミナ、マイカ、ゼオライト、ガラス粉、酸化亜鉛などを使用できる。
【００２９】
＜スクリュー混練装置の構成＞
次に、 スクリュー混練装置１０のスクリュー１３の構成の詳細を説明する。図２はスクリュー１３の詳細を示す図である。
【００３０】
スクリュー１３は、エレメントと呼ばれる部品を、スクリュー軸と呼ばれる軸上に固定することにより構成される。
【００３１】
図２において、符号Ｐで示されるエレメントはフルフライトスクリューである。フルフライトスクリューは、 その全長にわたって螺旋状に溝が形成されたスクリューエレメントである。符号ＤＰで示されるエレメントは、符号Ｐで示されるフルフライトスクリューよりも深い溝が形成されたフルフライトスクリューを示す。このような深溝のフルフライトスクリューを使用することにより樹脂の滞留時間を長くすることができる。フルフライトスクリューは図３に示すような形状を有しており、混練材料を前方、すなわち混練装置の下流に向けて送り出す機能を有する。図３において、Ｄはバレルの直径（内径）（ｍｍ）、Ｄｓはスクリューの直径（ｍｍ）、Ｍはスクリュー溝の深さ（ｍｍ）、αはスクリューのフライト角（゜）、Ｈはバレル内面とスクリュー溝の底部との距離、δｆはスクリュー山とバレル内面との距離（ｍｍ）である。
【００３２】
上記パラメータのうち、αは樹脂を送り出すスピードに関係し、αが小さくなるほど樹脂を送り出すスピードは遅くなり、その結果、樹脂の滞留時間は長くなり、樹脂の混練度は向上する。ただし、αをあまり小さくしすぎると生産効率が悪くなる。Ｍの大きさも樹脂を送り出すスピードと練りの強さに関係するパラメータである。
【００３３】
符号ＮＤで示されるエレメントは、ニーディングブロックである。ニーディングブロックは、通常は図４に示されるように、同一の断面形状を有する複数のニーディングディスクが、それぞれのディスクの幾何学的中心が共通の直線上に位置し、該直線の周りに一定方向に互いに所定の角度のずれを持って順次ずらされて重ねられた形状を有している。なお、各ニーディングディスクの厚さは同じでもよいし、異なっていてもよい。
【００３４】
スクリューがバレル内に装填された状態において、ニーディングブロックを構成するニーディングディスクとバレルの間隔には分布があり、その間隔が最も小さくなるところで、最も強く混練材料にせん断応力が作用する。
【００３５】
符号ＬＮＤで示されるエレメントは、符号ＮＤのニーディングブロックにおけるニーディングディスクの積み重ねのねじれとは逆方向にねじれるようにニーディングディスクが重ねられた形状を有するニーディングブロックである。二種類のニーディングブロックＮＤおよびＬＮＤを組み合わせて使用することにより、一種類のニーディングブロックの場合よりも混練材料の滞留時間を長くすることができ、より強いせん断応力を与えることができる。
【００３６】
符号ＳＮＤで示されるエレメントもニーディングブロックであるが、その特徴は、隣接するニーディングディスクを比較したときに、混練装置の下流側のニーディングディスクが上流側のニーディングディスクよりも薄いことである。このようなニーディングブロックＳＮＤを使用することにより、混練材料の下流側への流れ速度を調整することができ、混練材料によりよく圧縮・伸長作用を与えることができる。
【００３７】
なお、図４は二軸押出機に装填された状態のニーディングブロックを示す図であるが、スクリュー軸は描かれていない。
【００３８】
本発明のスクリュー混練装置では、スクリュー全体のＬ／Ｄは３０以上、フルフライトスクリューのＬf ／Ｄは３以上、ニーディングブロックのＬn ／Ｄは５以上に設定する。さらに、フルフライトスクリューにおいては、３５≦α≦６０かつ、０．１５≦（Ｍ／Ｄ）≦０．２５となるようにパラメータを設計する。Ｌ／Ｄが大きいほど滞留時間は長くなる。ここで、Ｌn はニーディングブロックのエレメント長（ｍｍ）（ただし、スクリューに二以上のニーディングブロックが含まれる場合には、それらのエレメント長の合計値）、Ｌf はフルフライトスクリューのエレメント長（ｍｍ）（ただし、スクリューに二以上のフルフライトスクリューが含まれる場合には、それらのエレメント長の合計値）である。上記のようにパラメーターを選択することにより、フィルムやシートに成形したときに高弾性率を有する樹脂組成物を得ることができる。
【００３９】
上記構成を有するスクリュー混練装置を用いて、混合樹脂と前記無機充填剤とを混練する場合、下記式を満たす条件下で行うことが好ましい。
【００４０】
５×１０4 ≦［Ｅ／（Ｄ／１０００）3 ］≦３×１０5
ただし、Ｅは混練装置からの樹脂組成物の吐出量（ｋｇ／ｈｒ）、Ｄは混練装置のバレルの直径（ｍｍ）である。これにより、高弾性を有する樹脂組成物を得ることができる。吐出量Ｅとは、混練装置内のバレル内部でどれだけの量の樹脂を前方に押し出すかを示すパラメータである。
【００４１】
本発明に係る混練装置は、全く同一のスクリューエレメントから構成される２本のスクリューからなる二軸スクリューのものが最も好ましいが、本発明の要件を満たしていれば、単軸式であっても、３本以上のスクリューを有していてもかまわない。
【００４２】
また、２本以上のスクリューから構成される混練装置においては、スクリューの回転方向は同じで、軸中心間の距離がスクリューエレメントの最も大きい径の和よりも短く、図４（ａ）のように各スクリューエレメントの凸部と凹部が噛み合う形式のいわゆる噛み合い型のものが最も好ましいが、２本以上のスクリューの回転方向が同じで軸中心間の距離がスクリューエレメントの最も大きい径の和よりも大きい、いわゆる非噛み合い型のスクリュー形式のものでもよいし、２本以上のスクリューの回転方向が異なり、かつ非噛み合い型のスクリュー形式のものでもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【図１】多孔性フィルムの製造工程を示す模式図
【図２】スクリュー混練装置のスクリューの詳細を示す図
【図３】フルフライトディスクの構成を示す図
【図４】ニーディングディスクの構成を示す図
【符号の説明】
１０      スクリュー混練装置
１３      スクリュー
ＮＤ      ニーディングディスク
Ｐ        フルフライトディスク
α        フライト角
Ｍ        スクリュー溝
Ｄ        バレル直径
【図１】
0004627908.tif 000002
【図２】
0004627908.tif 000003
【図３】
0004627908.tif 000004
【図４】
0004627908.tif 000005