(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機の混練移送方向に沿って少なくとも２箇所に原料供給部を設け、これら原料供給部からポリアミドおよび添加剤を供給しながら溶融混練する成形用樹脂材料の製造方法において、前記混練移送方向の第２番目以降の原料供給部に水滴下ノズルを設け、該水滴下ノズルから水を滴下しながら原料の供給と溶融混練とを行う成形用樹脂材料の製造方法。
【請求項２】
添加剤が、補強剤である請求項１記載の成形用樹脂材料の製造方法。
【請求項３】
前記混練移送方向の第２番目以降の原料供給部から補強剤を供給する請求項２記載の成形用樹脂材料の製造方法。
【請求項４】
前記水滴下ノズルから滴下する水がイオン交換水または蒸留水である請求項１から３のいずれかに記載の成形用樹脂材料の製造方法。
【請求項５】
前記水の滴下量を、前記押出機の長さ１ｍ当たりのシリンダとスクリュウとの隙間で形成される流路容積０．００１ｍ3 に対して３グラム／分以上にする請求項１から４のいずれかに記載の成形用樹脂材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、成形用ポリアミド樹脂材料の製造方法に関し、さらに詳しくは、成形用ポリアミド樹脂材料の酸化劣化による色調変化を低減する成形用樹脂材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性ポリアミド樹脂（以下、単に「成形用樹脂」と呼ぶことがある）を射出成形或いは押出成形することにより所望の成形物を得る場合、その成形に使用される熱可塑性樹脂材料には、予め成形物に求められる特性に応じて他の熱可塑性樹脂および／または添加剤を添加混合した成形用樹脂材料を得るようにしている。
【０００３】
一般に、上記成形用樹脂材料の製造には単軸押出機や多軸押出機が使用されており、かつその押出機に対する熱可塑性樹脂や添加剤などの原料供給口をスクリュウ軸方向に沿って２箇所以上に設け、これら原料供給口に順次原料を供給しながら溶融混練する所謂ダウン・ストリーム法が多く採用されている。
【０００４】
このダウン・ストリーム法による成形用樹脂材料の製造では、熱可塑性樹脂や添加剤を各原料供給口から供給する際に、それら原料に空気が随伴して押出機内に入り込む。これらの空気の一部は原料供給口から押出機外へ逃げ、また他の一部は押出機内部を移送される過程でベント孔から放出されるが、全部は除去されずに溶融ポリマ中に練り込まれて押し出され、製品の成形用樹脂材料になる。しかし、このように溶融ポリマ中に練り込まれた空気は成形用樹脂材料の酸化劣化を招き、黄色などの色調変化を招くため品質低下の原因になる。
【０００５】
従来、このような酸化劣化の防止対策として、原料の貯槽や供給装置を不活性ガスで置換することにより、原料中の酸素濃度を予め低減させるようにする方法がある。しかし、この方法は、原料供給装置と押出機との接続部においても常時気密性を維持して空気の出入りを遮断する必要があるため、設備が大掛りになるだけでなく、品種切り替えの際には、その都度気密性の解除をしなければならない面倒がある。したがって、同じ押出機で頻繁に品種切替えを行わなければならない多品種少量生産用には著しくコスト高を招くという問題があった。
【０００６】
これに対して、特開平６−２８５８４８号公報は、押出機内を窒素置換する方法が提案されている。この方法は、押出機の第２番目以降の原料供給口近傍に窒素ガスの供給口を設け、この供給口から窒素ガスを押出機内に充満させるように供給するもので、押出機の軸方向長さ１ｍ当たりのシリンダとスクリュウの間隙で形成される流路容積に対して、標準状態（０℃、１気圧）で１分間あたり１０倍量以上の窒素ガスを供給するとされている。
【０００７】
しかし、このように押出機流路容積の１０倍以上もの大容量の窒素ガスを押出機に供給すると、押出機から原料供給口側へ大きな気体の流れが生ずるため、比重が小さい原料の場合には、上記気体の流れによって原料供給が阻害され、生産性を著しく低下させるという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した従来の問題を解消し、品種切り替え作業や原料供給操作に実質的に影響を与えることなく成形用樹脂材料の酸化劣化を防止可能にする成形用樹脂材料の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の成形用樹脂材料の製造方法は、押出機の混練移送方向に沿って少なくとも２箇所に原料供給部を設け、これら原料供給部からポリアミドおよび添加剤を供給しながら溶融混練する成形用樹脂材料の製造方法において、前記混練移送方向の第２番目以降の原料供給部に水滴下ノズルを設け、該水滴下ノズルから水を滴下しながら原料の供給と溶融混練とを行うことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明において、水滴下ノズルから原料供給部に滴下した水は押出機の熱によって水蒸気化するため、この水蒸気が熱可塑性樹脂や添加剤に随伴して押出機内に入り込もうとする空気を遮断する。水は水蒸気化するとき容積を数十倍もの大きさに拡散し、しかも原材料の進行方向に垂直な面方向に広がりながら気化するので、比較的少量の水を滴下しただけで、高い空気の遮蔽効果を発揮することができる。
【００１２】
このように極めて簡単な水滴下ノズルを付設した機構で、水を滴下するだけの単純操作により成形用樹脂材料の酸化劣化を防止するため、色調変化のない高品質の成形用樹脂材料を製造することができる。また、単に水を滴下する操作だけであるので、多品種少量生産における品種切替えにも支障にならず、また原料の供給にも影響することはない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明において「成形用樹脂材料」とは、射出成形機や押出成形機などの成形機に原料として供給する熱可塑性樹脂材料をいい、熱可塑性樹脂と他の熱可塑性樹脂とを混合した組成物（以下、樹脂アロイ）、熱可塑性樹脂単独または樹脂アロイに添加剤を混合した組成物などからなり、一般にはペレット状の形状になっている。
【００１４】
また「熱可塑性樹脂」とは、溶融押出機により溶融可塑化し、押出成形することができる樹脂をいい、例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリル／スチレン共重合体、アクリロニトリル／スチレン／ブタジエン共重合体などであるが、本発明では、特にポリアミドを用いる。
【００１５】
また「添加剤」とは、補強剤、滑剤、核剤、可塑剤、難燃剤、加工安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、離型剤、着色剤、帯電防止剤、表面処理剤、架橋剤、カップリング剤など、熱可塑性樹脂に混合されることにより該熱可塑性樹脂を改質する素材をいい、無機系でも有機系でもよく、また固体でも液体でもよい。この添加剤のうち補強剤の代表的なものとしては、例えばガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、炭素繊維、金属炭化物繊維などの繊維状充填剤、ガラスビーズ、ガラスフレーク、タルク、マイカ、ワラステナイトなどの無機充填剤などを挙げることができる。
【００１６】
本発明において「押出機」とは、スクリュウが単軸の単軸押出機や２軸以上の多軸押出機のほか、ニーダー、バンバリータイプの連続式混練機なども含み、かつ原料供給部として原料の混練移送方向に沿って少なくとも２箇所有するものをいう。押出機に設けられる少なくとも２箇所の原料供給部のうち、混練移送方向の最初に設けられる供給部を第１番目の原料供給部といい、次いで第２番目、第３番目・・・と呼称する。
【００１７】
一般に第１番目の原料供給部には、主原料である母材の熱可塑性樹脂が単独か、或いは熱可塑性樹脂と補強剤以外の添加剤を供給する。第２番目以降の原料供給部は、第１番目の原料供給口から供給した原料が溶融した後に原料が添加されるような位置に設置され、ここからは他の熱可塑性樹脂や、繊維状充填剤或いは無機充填剤などの補強剤が供給される。
【００１８】
第２番目以降の原料供給部は、１個であっても複数であってもいずれでもよいが、一般的には１乃至２個設ければよい。第２番目以降の原料供給部は、押出機の混練移送方向に対して水平横向きに供給するサイドフィーダを設けるのが一般的である。勿論、押出機の垂直上方から原料を供給する方式であってもよい。
本発明において、供給原料に随伴する空気の遮断用に使用する「水」としては、この水が原料と直接接するため、好ましくはイオン交換水とするのがよく、更に好ましくは蒸留水がよい。
【００１９】
水を滴下する場所は、第２番目以降の原料供給部に設けた水滴下ノズルであるが、その位置としては、押出機のシリンダに対する原料供給口と同じにするか、或いはそれよりも原料流動方向の下流側で、原料の充満率が１００％に達する領域より上流側にある必要がある。例えば、前述のサイドフィーダを原料供給部として設ける場合、サイドフィーダ内部の原材料の充満率は一般的に１００％未満なので、サイドフィーダの原材料供給口またはサイドフィーダのシリンダ部分に水滴下ノズルを設けて水を滴下するとよい。
【００２０】
「水」の滴下量としては、押出機の軸方向の長さ１ｍあたりのシリンダとスクリュウとの間隙で形成される流路容積０．００１ｍ3 に対し、３グラム／分以上にすることが望ましい。この水は押出機の熱により水蒸気と化して拡散するため、熱可塑性樹脂や添加剤に随伴して押出機中に入り込もうとする空気を遮断するため、成形用樹脂材料の酸化劣化を防止する。
【００２１】
上記のように１分間あたり３グラムの水が水蒸気になった場合、その容積は０℃、１気圧のいわゆる標準状態で０．００３７ｍ3 の大きさに膨張し、押出機の流路容積の３．７倍量に匹敵する。したがって、水の滴下量がこの量よりも少なくても酸化防止効果はあるが、これ以上にすることが望ましい。しかしながら、あまり多すぎても酸化防止効果はほぼ飽和状態になり、コスト面から無駄になるので、滴下量の上限としては、上記流路容積０．００１ｍ3 に対し６グラム／分までとすることが望ましい。
【００２２】
以下、本発明を図に示す実施形態を参照して具体的に説明する。
図１および図２は、本発明の実施形態からなる２軸押出機である。
シリンダ１は１０個のブロックシリンダ１ａが直立に連結されて構成され、外周に配置したヒータにより加熱されるようになっている。シリンダ１の内部には左右一対のスクリュウ２，２が貫通し、この２本のスクリュウ２，２は軸端に連結した駆動モータ３により回転駆動され、熱可塑性樹脂材料を溶融混練しながら図の右側から左側へ移送し、左端に装着したノズル（図示せず）からガット状またはシート状に押し出す。ガットまたはシートは冷却固化後にカッター（図示せず）でペレット化され、成形用樹脂材料になる。
【００２３】
上記シリンダ１には、その上流側に第１番目の原料供給部４が設けられ、中間位置に第２番目の原料供給部５が設けられ、さらに下流側にベント孔６が設けられている。第１番目の原料供給部４は、スクリュウ式定量供給装置４１とホッパ４２から構成され、この第１番目の原料供給部４からは、成形用樹脂材料の主原料である熱可塑性樹脂が単独か、或いは熱可塑性樹脂と補強剤以外の添加剤とが、シリンダ１に開口する原料供給口４３を介して押出機内へ供給されるようになっている。
【００２４】
また、第２番目の原料供給部５は、シリンダ５２とスクリュウ５３とホッパ５４からなるサイドフィーダ５１を備え、さらにサイドフィーダ５１のホッパ５４に、スクリュウ式定量供給装置５５を連結して構成されている。スクリュウ式定量供給装置５５にはホッパ５６が設けられている。この第２番目の原料供給部５には、サイドフィーダ５１のホッパ５４上面に水滴下ノズル７が開口するように設けられ、ホッパ５４内に水が定量ずつ滴下するようにしてある。
【００２５】
第２番目の原料供給部５からは、他の熱可塑性樹脂および／または繊維状充填剤或いは無機充填剤などの補強剤が、シリンダ１に開口する原料供給口５７を介して押出機内へ供給されるようになっており、これら原料に随伴して空気も押出機内に侵入しようとする。
しかしながら、本件装置では、上記のようにホッパ５４の上面に設けた水滴下ノズル７から連続的に水が滴下され、その水が押出機の熱によって蒸気化すると共に、その蒸気が原料供給方向と直交する方向に大きく拡散するため、上記のように原料に随伴する空気の進行を遮断し、押出機内へは入り込まないようにする。したがって、押出機内において熱可塑性樹脂の酸化劣化が阻止され、高品質の成形用樹脂材料を製造することができる。
【００２６】
【実施例】
実施例１〜４，比較例１
図１および図２に示す構成を有し、スクリュウ直径が６９ｍｍ、スクリュウ長さが２２７５ｍｍの噛合い型同方向回転２軸押出機を使用し、シリンダ設定温度２８０℃、スクリュウ回転数３００ｒｐｍで溶融混練し、ベント孔から−０．９３×１０5 Ｐａの減圧度で水やモノマなどの揮発成分を脱気しながら、第１番目の原料供給部４から濃硫酸相対粘度２．９５のナイロン６６（東レ製）を３５０ｋｇ／ｈｒの速さで定量供給し、第２番目の原料供給部５からチョップドストランドタイプのガラス繊維（日本電気硝子製）を１５０ｋｇ／ｈｒの速さで定量供給して、押出機先端のダイスから熱可塑性樹脂組成物をストランド状に押し出すと共に、このストランド状物を冷却バスで水冷した後ペレタイズし、直径３ｍｍ、長さ３ｍｍの円筒状のペレット（成形用樹脂材料）を得た。
【００２７】
上記成形用樹脂材料の製造において、水滴下ノズル７からイオン交換水を滴下し、その滴下量を、押出機の軸方向長さ１ｍ当たりのシリンダとスクリュウの間隙で形成される流路容積０．００１ｍ3 に対し、それぞれ１分間あたり１．５ｇ、３．０ｇ、４．５ｇ、６．０ｇ（実施例１〜４）および０ｇ（比較例１）の５水準に異ならせた。
【００２８】
得られた５種類のぺレットの色調評価とした黄色度を、スガ試験機（株）製カラーコンピュータを使用して測定した結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
0004000677.tif 000002

【００３０】
なお、表１中、「水蒸気量（換算容積）」は、滴下した水が全量水蒸気になった時、０℃、１気圧の標準状態においてその水蒸気の占める容積が、押出機の軸方向の長さ１ｍあたりのシリンダとスクリュウの間隙で形成される流路容積に対してどの程度になるかを倍数で示したものである。
【００３１】
水滴下量が押出機の軸方向の長さ１ｍあたりのシリンダとスクリュウの間隙で形成される流路容積０．００１ｍ3 に対して１分間あたり１．５ｇ以上になると、その黄色度は水を滴下しない比較例１に比べて小さくなった。そして、３．０ｇ以上ではほぼ飽和状態となった。従って、水滴下量としては、押出機の軸方向の長さ１ｍ当たりのシリンダとスクリュウの間隙で形成される流路容積０．００１ｍ3 に対して１分間あたり３ｇ以上が望ましいことがわかる。
【００３２】

【発明の効果】
上述したように本発明によれば、第２番目以降の原料供給部に水滴下ノズルを設け、この水滴下ノズルから滴下させた水を押出機の熱によって水蒸気化させ、この水蒸気により熱可塑性樹脂や添加剤に随伴して押出機内に入り込もうとする空気を遮断するため、成形用樹脂材料の酸化劣化を防止し、色調変化のない高品質の成形用樹脂材料を製造することができる。また、本発明では、単に水を滴下する操作だけであるので、多品種少量生産における品種切替えにも支障にならず、また原料の供給にも影響することはない。
【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態からなる２軸押出機の概略縦断面図である。 
【図２】 図１のＡ−Ａ矢視図である。 
【符号の説明】
１ シリンダ
２  スクリュウ
３  駆動モータ
４  第１番目の原料供給部
４１  スクリュウ式定量供給装置
４２  ホッパ
５  第２番目の原料供給部
５１  サイドフィーダ
５２  シリンダ
５３  スクリュウ
５４  ホッパ
５５  スクリュウ式定量供給装置
５６  ホッパ
７  水滴下ノズル
【図１】
0004000677.tif 000003
【図２】
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