(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に回転自在に挿通された一対のロータに形成されたフィード部により粘度の異なるポリプロピレンとＥＰラバーとからなる被混練材料を下流側にフィードするとともに、このロータの軸方向に離れて形成された複数の混練部により前記被混練材料を混練溶融させるようにした複数の混練ゾーンを有する二軸混練機による材料混練方法において、
ポリプロピレンとＥＰラバーとのメルトインデックス比〔ＭＩPP〕／〔ＭＩEP〕が０．１以上でかつ１０以下となるポリプロピレンおよびＥＰラバーを前記二軸混練機に供給し、
上流側から第二番目以降の混練ゾーンにポリプロピレンの分子量を低下させるための過酸化物を後添加しながら前記被混練材料を混練する
ことを特徴とする二軸混練機による材料混練方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ポリプロピレンとブロックコポリマー等との粘度の異なる樹脂成分を有する被混練材料を二軸混練機で混練する場合における材料混練方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ポリプロピレンの混練造粒装置としては、一般に単軸及び二軸混練押出機あるいは二軸連続混練機が用いられている。
かかるポリプロピレンを混練する主目的は、酸化防止剤、帯電防止剤又はスリップ剤等の添加剤を混合して組成を均質化させる点にあるが、ポリプロピレンがエラストマー成分をブロック状に共重合させてなるブロックコポリマーと混練するものである場合には、そのエラストマー成分を高度に分散させることも当該ポリプロピレンの混練に際する重要な目的となる。
【０００３】
そして、ポリプロピレンとブロックコポリマーのような粘度の異なる二成分のポリマーを有する材料を混合する場合には、それらの粘度が近い（粘度比が１に近づく）ほど均一に混合できることが知られているが、近年では、ポリプロピレンの粘度は射出成形のハイサイクル化のために低粘度化する傾向にあるのに対して、分散相となるエラストマー相の粘度は成形品の耐衝撃高度を向上すべく高粘度化する傾向にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ポリプロピレンとブロックコポリマーとの場合には二成分間の粘度比が大きくなる傾向にあるので、同ポリマーをフィッシュアイの少ない高品質なものにすべく、混練に際して分散相であるエラストマー成分をミクロ的に高分散させることが非常に困難になってきている。
一方、このような樹脂成分間の粘度比が大きいブロックコポリマーをフィッシュアイが生じないように高分散混練するには、従来では、同ポリマーを混練機のチャンバ内にできるだけ長く滞留させて時間をかけて混練したり、あるいは、チャンバや混練ロータを冷却してポリプロピレン相の粘度をエラストマー相の粘度に近づけることにより、被混練材料に大きな混練エネルギーをかけていたが、これでは生産能力が著しく低下することになる。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑み、ポリプロピレンとブロックコポリマー等との粘度の異なる二成分を有する被混練材料を混練するに当たり、生産効率を低減させることなくエラストマー成分が高度に分散した高品質の樹脂製品を得られるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、二成分系のポリマーの混合において、それらの粘度比が１近傍で最もよく混合されること、及び、ポリマーの可塑化部分で最もせん断力が大きくなることに着目した。
すなわち、まず、被混練材料としてポリプロピレンとＥＰラバーとの粘度がある程度近い組成のブロックコポリマーあるいはコンパウンド配合の材料を選定するとともに、この被混練材料をチャンバ内に複数の混練ゾーンを有する混練機で混練することにより、ＥＰラバー成分を高分散化するようにした。
【０００７】
しかるに、材料の選定だけで二成分の粘度を近づけるには自ずから限界があるとともに、上記の手段でＥＰラバー成分を高分散化できたとしても、所望の粘度（メルトインデックス）の製品が得られない。
そこで、本発明では、ポリマーが可塑化状態にあるタイミングで二成分の粘度比をより１に近づけ、かつ、最終的な製品の粘度をコントロールできるようにするべく、過酸化物を上流側から第二番目の第二混練ゾーン以降から後添加するようにした。
【０００８】
この過酸化物は、ポリプロピレンの分子量を低下させることにより、その粘度を下げ（メルトインデックスを上げ）る調整剤として用いられる一般に市販されているもので、例えば、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンや、１，３−ビス（ｔ−ブチル）パーオキシ・イソプロピルベンゼン等を使用することができる。
しかして、本発明方法は、チャンバ内に回転自在に挿通された一対のロータに形成されたフィード部により粘度の異なるポリプロピレンとＥＰラバーとからなる被混練材料を下流側にフィードするとともに、このロータの軸方向に離れて形成された複数の混練部により前記被混練材料を混練溶融させるようにした複数の混練ゾーンを有する二軸混練機による材料混練方法において、ポリプロピレンとＥＰラバーとのメルトインデックス比〔ＭＩPP〕／〔ＭＩEP〕が０．１以上でかつ１０以下となるポリプロピレンおよびＥＰラバーを前記二軸混練機に供給し、上流側から第二番目以降の混練ゾーンにポリプロピレンの分子量を低下させるための過酸化物を後添加しながら前記被混練材料を混練することを特徴とする。
【０００９】
この本発明方法によれば、複数の混練ゾーンを有する混練機で被混練材料を混練するとともに、その混練に当たり上流側から第二番目の第二混練ゾーン以降で過酸化物を後添加するようにしたので、フィッシュアイが少なくＥＰラバーが高分散化した高品質の混練物が得られると同時に、過酸化物の添加量を変化させることで同混練物の粘度（メルトインデックス）を調節することが可能となる。
本発明方法では、第二混練ゾーン以降における過酸化物の添加量で最終製品のメルトインデックスをコントロールできるので、ポリマー側に常に同じグレード（配合）を採用しながら、種々のメルトインデックスを有する高品質のブロックコポリマーを製造することができる。
【００１０】
メルトインデックス比〔ＭＩPP〕／〔ＭＩEP〕を０．１以上でかつ１０以下としたのは、この範囲外のポリプロピレンとＥＰラバーとの組み合わせでは、これら二成分メルトインデックス差が大きくなり、第１番目の混練ゾーンでの混練が困難となり充分にフィッシュアイの少ない混練物が得られなくなるからである。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明方法の効果を実証するために行った実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施例で使用した二度練りタイプの二軸連続混練機１（（株）神戸製鋼所製  ＭＩＸＴＲＯＮ  ＬＣＭ５０）の概要を示している。
同図において、混練機１は装置本体としてのチャンバ２を備え、このチャンバ２内には、長手方向略円筒状の二連の混練室３が断面視ほぼ眼鏡孔形状をなすように互いに連通して形成されている。
【００１２】
このチャンバ２の各混練室３内には、被混練材料をチャンバ２の上流側（図１の左側）から下流側（図１の右側）に向かってフィードしかつその途中で同材料を混練溶融する左右一対のロータ４が互いに平行にかつ互いに異方向に回転自在に挿通されている。この各ロータ４の軸方向両端部はチャンバ２外の上下流側端に設けた図外の軸受けを介して回転自在に挿通されている。
チャンバ２の上流側端部には、粉末状の被混練材料を混練室３に供給するための供給口５が設けられ、この供給口５にはホッパー６が接続されている。また、このホッパー６には、ポリプロピレン供給用の第一フィーダ７とこのポリプロピレンに混合されるＥＰラバー供給用の第二フィーダ８がそれぞれ接続されている。
【００１３】
チャンバ２の中間部における後述のゲート装置１１のすぐ下流側には、チャンバ２内に発生したガスや水蒸気を混練室３から脱気するためのベント孔９が形成され、このベント孔９は過酸化物等の添加剤を後添加するための投入口としての機能も有する。
このため、ベント孔９には、過酸化物を内蔵するタンク２０と、このタンク２０内の過酸化物を圧送するプランジャー型ポンプ２１が接続されている。
また、チャンバ２の下流側端部には、ロータ２の剪断力により自己発熱して溶融した混練済み材料２をチャンバ２の外部に排出するための排出口１０が設けられており、この排出口１０は、下方に向かって開口した下方排出タイプのものが採用されている。
【００１４】
更に、チャンバ２の中途部には、上下一対のゲート板をロータ４の外周部に径外側から接近又は離反させることで被混練材料の流動抵抗を調整するゲート装置１１が設けられている。しかして、チャンバ２は、このゲート装置１１によって上流側の第一混練ゾーン１２と下流側の第二混練ゾーン１３の二つに分割されている。
このうち、ゲート装置１１の上流側の第一混練ゾーン１２内に位置するロータ４の外周面には、上流側から順に、供給口５からの粉末状の被混練材料を前方へフィードするスクリュー翼よりなる第一フィード部１４と、その粉末状の被混練材料に強力な剪断力を加えて同材料を混練溶融する第一混練部１５とが、それぞれ形成されている。
【００１５】
他方、ゲート装置１１の下流側の第二混練ゾーン１３内に位置するロータ４の外周面には、上流側から順に、第一混練部１５で溶融した材料を排出口１０側へ強制搬送するスクリュー翼よりなる第二フィード部１６と、このフィード部１６から押し出されてきた材料を再度混練する第二混練部１７とが、それぞれ形成されている。
また、チャンバ２の排出口１８には、同排出口１８からの混練済み材料を細線化するダイス１８に圧送するためのギアポンプ１９が接続され、これによって樹脂材料の連続混練システムが構成されている。
【００１６】
上記混練機１を用いて、ポリプロピレンとブロックコポリマーとの試験練りを行った。その試験結果を次の表１に示す。
なお、この試験練りにおいて、ポリプロピレンとＥＰラバーとの混合比率は重量比で４：１とし、ベント孔９から後添加する過酸化物には、日本油脂（株）製の商品名〔パーヘキサ２５Ｂ〕；２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンを採用した。
また、製品品質の評価は、ダイス１８により厚さ０．３〜１．０ｍｍに成形されたフィルム３００ｃｍ2 中に存在するフィッシュアイ数をカウントすることによって行った。
【００１７】
【表１】
0003994462.tif 000002
【００１８】
この表１から判るように、ポリプロピレンのメルトインデックス（ＭＩPP）が５．０でかつＥＰラバーのメルトインデックス（ＭＩEP）が０．５である実験例１の場合（メルトインデックス比１０：１）には、フィッシュアイ数が１．８で高品質の製品が得られているが、混練後におけるメルトインデックスは４．３程度にしか設定することができない。
そこで、ＭＩPPを５０に上げた実験例２の場合（メルトインデックス比１００：１）を見ると、混練後におけるメルトインデックスは４８にまで上がっているが、今度は、フィッシュアイ数が７６．０と激増して製品品質が低下してしまう。
【００１９】
そこで、今度は、実験例３に示すように、被混練材料に付与する比エネルギーを上げるべく生産量を３５（ｋｇ／ｈ）まで低下させかつチャンバ２を水冷すれば、混練後におけるメルトインデックスをある程度高く保持しつつフィッシュアイ数を４．４まで下げることができたが、これでは生産効率が低下するとともに水冷を要するためランニングコストも高くなる。
この点、実験例４に示すように、ベント孔９から過酸化物を後添加した本発明方法では、生産量及び混練後のメルトインデックスの双方を高く維持しながら、フィッシュアイ数を２．２まで低下させることができている。すなわち、本発明方法によれば、生産効率を低下させずに良好なフィッシュアイレベルを有する高品質の混練物を得ることができる。
【００２０】
なお、上記実施例では、両端支持のロータ４を有するチャンバ２の排出口１０にギアポンプ１９を接続する二軸連続混練機１に本発明を適用した場合を示したが、本発明は片持ち支持のロータを有するチャンバの前端を開口してなる排出口にダイス等の成形具を直結する二軸混練押出機（例えば、（株）神戸製鋼所製のＫＴＸシリーズ）にも採用することができる。
また、本発明は、混練ゾーンが三つ以上ある混練機にも採用することができ、この場合には、上流側から見て第二番目の混練ゾーン以降から過酸化物を後添加するようにすればよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、粘度の異なる二成分を有する被混練材料を混練するに当たり、生産効率を低減させることなくエラストマー成分が高度に分散した高品質の樹脂製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明方法を実施できる二軸混練押出機の概要を示す構成図である。
【符号の説明】
１      二軸連続混練機
２      チャンバ
４      ロータ
１２      第一混練ゾーン
１３      第二混練ゾーン
１４      第一フィード部
１５      第一混練部
１６      第二フィード部
１７      第二混練部
【図１】
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