DE112014006029B4

DE112014006029B4 - Verfahren zur Herstellung einer transparenten Harzzusammensetzung

Info

Publication number: DE112014006029B4
Application number: DE112014006029.1T
Authority: DE
Inventors: Akiyoshi Kobayashi; Shigeyuki Fujii; Takafumi Sameshima; Hiroshi Shimizu
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd; HSP Technologies Inc
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd; HSP Technologies Inc
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2034-11-29
Also published as: JP5659288B1; DE112014006029T5; CN105873736A; TW201538293A; US9688001B2; TWI547359B; KR20160089437A; KR101837878B1; CN105873736B; WO2015098428A1; JP2015123622A; US20160303766A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer transparenten Harzzusammensetzung (D) enthaltend Polycarbonatharz (A) und Acrylharz (B), das Verfahren umfassend:durchgängiges Zuführen des Polycarbonatharzes (A), dessen gelieferte Menge pro Zeiteinheit auf 95 bis 60 Gew.-% eingestellt ist, und des Acrylharzes (B), dessen gelieferte Menge pro Zeiteinheit auf 5 bis 40 Gew.-% eingestellt ist, an einen Doppelschneckenextruder (13), in dem sich zwei erste ineinandergreifende Schnecken (22) mit höchstens 600 UpM in eine gleiche Richtung drehen;Herstellen einer geschmolzenen Harzmischung (C) durch Aufschmelzen und Mischen des Polycarbonatharzes (A) und des Acrylharzes (B) in dem Doppelschneckenextruder (13), und durchgängiges Ableiten der geschmolzenen Harzmischung (C) aus dem Doppelschneckenextruder (13);durchgängiges Zuführen der von dem Doppelschneckenextruder (13) abgeleiteten geschmolzenen Harzmischung (C) an einen Einschneckenextruder (15), wobei der Einschneckenextruder (15) eine zweite Schnecke (42) und einen Zylinder (41) aufweist, in dem die zweite Schnecke (42) aufgenommen ist, wobei die zweite Schnecke (42) einen Fördergewindegang (47) von einem Bodenendabschnitt zu einem apikalen Endabschnitt, und einen Scherbearbeitungsabschnitt (43) in einem mittleren Abschnitt aufweist;Herstellen einer transparenten Harzzusammensetzung (D) durch Kneten der geschmolzenen Harzmischung (C) in dem Scherbearbeitungsabschnitt (43), der sich mit zwischen 500 und 4000 UpM mit der zweiten Schnecke (42) dreht; unddurchgängiges Ableiten der hergestellten, transparenten Harzzusammensetzung (D) aus dem Einschneckenextruder (15).

Description

Technisches Gebiet
Hierin beschriebene Ausführungsformen betreffen allgemein ein Verfahren zur Herstellung einer transparenten Harzzusammensetzung enthaltend ein Polycarbonatharz und ein Acrylharz.
Technischer Hintergrund
Polycarbonatharz besitzt eine hervorragende Transparenz, Formstabilität und Schlagzähigkeit und wurde daher in verschiedenen Anwendungen, wie etwa Kraftfahrzeugen, elektronischen Vorrichtungen und Häusern eingesetzt. Obgleich das Harz jedoch wie obenstehend beschrieben hervorragende Eigenschaften besitzt, besitzt es jedoch eine geringere Oberflächenhärte und geringeren Widerstand gegen ultraviolettes Licht. In Anbetracht dieser Mängel wurde die Forschung und Entwicklung im Hinblick auf das Mischen des Harzes mit Acrylharz gefördert.
WO 2010/ 061 872 A1 offenbart eine Technik für die Gewinnung eines durchsichtigen Harzmaterials durch Kneten von Rohmaterialien aus Polycarbonatharz und Methylacrylatharzen mit in einer hochscherenden Bearbeitungsvorrichtung umfassend eine interne Rückführschnecke.
In diesem Stand der Technik werden Rohmaterialien aus Polycarbonatharz und Methacrylatharzen aufgeschmolzen und nahe ihrem Schmelzpunkt bei 200 bis 240°C geknetet. Durch dieses Kneten wird die einen Durchmesser von 300 nm oder weniger aufweisende Dispersionsphase von Methacrylatharz gleichmäßig und dicht in die Polycarbonat-Matrixphase nanodispergiert. Somit werden die gekneteten Harzmaterialien transparent bzw. lichtdurchlässig.
Die Patentliteratur offenbart ferner die folgenden technischen Gegenstände. Werden Rohmaterialien unter Verwendung einer Doppelschnecken- Schmelz/Knetvorrichtung gemischt, ist die Dispersionsphase größer als die Wellenlänge des sichtbaren Spektrums. Daher sind die gekneteten Harzmaterialien nicht lichtdurchlässig und werden weißlich.
DE 37 19 239 A1 offenbart transparente, thermoplastisch verarbeitbare Polymermischungen aus Polycarbonaten, insbesondere von Bisphenol A-Polycarbonaten, und Methacrylat-Copolymerisaten, die aus 95 bis 5 Gew.-% Methylmethacrylat und 5 bis 95 Gew.-% Acryl- und/oder Methacrylestern mit carbocyclischen Gruppen im Esterrest hergestellt sind, und die noch weitere, aus α-β-ungesättigten Monomeren gebildete Polymerbausteine in Mengen von 0 bis 40 Gew.-% enthalten können.
DE 37 22 050 A1 offenbart ein Verfahren und eine Anlage zum Herstellen eines mit Treibmittel aufschäumbaren Kunststoffgemisches.
US 2009 / 0 312 458 A1 offenbart Verfahren zum Bereiten eines dynamisch vernetzten Gemischs, das zumindest eine Isobutylen enthaltende Elastomerkomponente, und zumindest ein thermoplastisches Harz enthält.
Ferner offenbart DE 100 55 190 A1 ein Verfahren zur Herstellung von folienhinterspritzten Kunststoffformteilen aus einer Folie und einem langfaserverstärkten Kunststoffmaterial.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die hochscherende Bearbeitungsvorrichtung aufweisend die in WO 2010/ 061 872 A1 offenbarte ist eine schubartige Bearbeitungsvorrichtung und die gekneteten Harzmaterialien können nicht durchgängig extrahiert werden. Vielmehr dauert es zwei Minuten, um zwei bis 5 Gramm Ausgangsmaterial zu kneten. Die Produktivität ist somit verglichen mit herkömmlichen durchgängigen Herstellungsvorrichtungen wie etwa Extrudern schlecht. Tatsächlich ist es schwierig, die in WO 2010/ 061 872 A1 offenbarte hochscherende Bearbeitungsvorrichtung auf eine Produktionslinie anzuwenden, die zum durchgängigen Produktion von Harzprodukten eingesetzt wird.
Hierin beschriebenen Ausführungsformen liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum durchgängigen und effizienten Herstellen einer transparenten Harzzusammensetzung aus Polycarbonatharz und Acrylharz bereitzustellen.
Mittel zum Lösen des Problems
Um die Aufgabe zu lösen, umfasst das Verfahren zum Herstellen einer transparenten Harzzusammensetzung gemäß einer Ausführungsform:

Durchgängiges Liefern von Polycarbonatharz, bei dem eine gelieferte Menge pro Zeiteinheit auf 95 bis 60 Gew.-% festgelegt ist, und von Acrylharz, bei dem eine gelieferte Menge pro Zeiteinheit auf 5 bis 40 Gew.-% eingestellt ist, an einen Doppelschneckenextruder, bei dem zwei erste ineinandergreifende Schnecken mit höchstens 600 UpM in eine gleiche Richtung rotieren;
Herstellen einer geschmolzenen Harzmischung durch Schmelzen und Mischen des Polycarbonatharzes und des Acrylharzes in dem Doppelschneckenextruder, und durchgängiges Ableiten der geschmolzenen Harzmischung aus dem Doppelschneckenextruder;
durchgängiges Zuführen der von dem Doppelschneckenextruder abgeleiteten geschmolzenen Harzmischung zu einem Einschneckenextruder, wobei der Einschneckenextruder eine zweite Schnecke und einen Zylinder aufweist, in dem die zweite Schnecke aufgenommen ist, wobei die zweite Schnecke einen Fördergewindegang von einem Bodenendabschnitt zu einem apikalen Endabschnitt, und einen Scherbearbeitungsabschnitt in einem mittleren Abschnitt aufweist;
Herstellen einer transparenten Harzzusammensetzung durch Kneten der geschmolzenen Harzzusammensetzung in dem Scherbearbeitungsabschnitt, der sich mit zwischen 500 und 4000 UpM mit der zweiten Schnecke dreht; und
durchgängiges Ableiten der transparenten Harzzusammensetzung aus dem Einschneckenextruder.

Wirkungsweise der Erfindung
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich durchgängig und effizient eine transparente Harzzusammensetzung aus Polycarbonatharz und Acrylharz zu produzieren. Die Ausführungsformen können somit auf eine Fertigungsstraße angewendet werden, die durchgängig Harzprodukte fertigt.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittansicht, die schematisch eine in einem Herstellungsverfahren bei der vorliegenden Erfindung verwendete Produktionsvorrichtung zeigt.
2 ist eine schematische Querschnittansicht, die einen in der vorliegenden Erfindung verwendeten Einschneckenextruder zeigt.
3 ist eine schematische Querschnittansicht, die eine andere Ausführungsform des in dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Einschneckenextruders zeigt.

Modus zum Ausführen der Erfindung
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist untenstehend in Bezugnahme auf 1 bis 3 erläutert.
1 zeigt schematisch eine Herstellungsvorrichtung 10, die verwendet wird, wenn ein Verfahren zum Herstellen einer transparenten Harzzusammensetzung in der vorliegenden Erfindung implementiert wird. Die Herstellungsvorrichtung 10 umfasst eine erste Rohmaterialzufuhr 11, eine zweite Rohmaterialzufuhr 12, einen Doppelschneckenextruder 13, ein Einzelrohr 14 und einen Einschneckenextruder 15.
Die erste Rohmaterialzufuhr 11 ist ein Bauelement, das durchgängig (English: „continuous“; Deutsch: auch „ununterbrochen“ bzw. „kontinuierlich“) Polycarbonatharz A zuführt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die pro Zeiteinheit gelieferte Menge an Polycarbonatharz A in einem Bereich von 95 bis 60 Gew.-% eingestellt. Die zweite Rohmaterialzufuhr 12 ist ein Bauelement, das durchgängig Acrylharz B liefert. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Menge an pro Zeiteinheit geliefertem Acrylharz B im Bereich von 5 bis 40 Gew.-% eingestellt. Der Doppelschneckenextruder 13 ist ein Bauelement, das durch fortwährendes Mischen und Schmelzen des von der ersten Rohmaterialzufuhr 11 gelieferten Polycarbonatharzes A und des von des zweiten Rohmaterialzufuhr 12 gelieferten Acrylharzes B eine geschmolzene Harzmischung C herstellt. Die hergestellte geschmolzene Harzmischung C wird fortwährend aus dem Doppelschneckenextruder 13 abgeführt. Das Einzelrohr 14 ist derart strukturiert, dass die aus dem Doppelschneckenextruder 13 abgeleitete Harzmischung C durch das Einzelrohr 14 gelangt. Der Doppelschneckenextruder 13 ist ein Element, das eine transparente Harzzusammensetzung D durch fortwährendes Kneten der von dem Einzelrohr 14 gelieferten geschmolzenen Harzmischung C herstellt. Die hergestellte, transparente Harzzusammensetzung D wird durchgängig aus dem Einschneckenextruder 15 abgeleitet.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Doppelschneckenextruder 13 ein Gehäuse 20 und zwei in einen Zylinder 21 innerhalb des Gehäuses 20 eingesetzte erste Schnecken 22 (in der Figur ist lediglich eine Schnecke gezeigt). Die ersten Schnecken 22 drehen sich in der gleichen Richtung, während sie in dem Zylinder 21 ineinandergreifen. Eine Zufuhröffnung 23 für Rohmaterial ist an einem Ende des Gehäuses 20 in Längsrichtung bereitgestellt. Die Zufuhröffnung 23 für Rohmaterial kommuniziert mit dem Zylinder 21 an einer Position, die der Seite des Bodenendabschnitts der ersten Schnecken 22 entspricht.
Polycarbonatharz A wird fortwährend von der ersten Rohmaterialzufuhr 11 an den Zylinder 21 durch die Rohmaterialzufuhröffnung 23 geliefert. Auf ähnliche Weise wird Acrylharz B durchgängig von der zweiten Rohmaterialzufuhr 12 durch die Rohmaterialzufuhröffnung 23 an den Zylinder 21 geliefert.
Das andere Ende des Gehäuses 20 befindet sich an der apikalen Endabschnittsseite der ersten Schnecken 22. Das Einzelrohr 14 ist mit dem anderen Ende des Gehäuses 20 verbunden. Ein Erhitzer 24, der das Gehäuse 20 erhitzt, ist an dem Außenumfangsabschnitt des Gehäuses 20 angebracht.
Die ersten Schnecken 22 werden durch das Moment von einem Antriebsmotors (nicht gezeigt) gedreht. Das von der Materialzufuhröffnung 23 für Rohmaterial an den Zylinder 21 gelieferte Polyacrylatharz A und Arcylharz B werden durchgängig von den Bodenendabschnitten zu den apikalen Endabschnitten der ersten Schnecken 22 in Verbindung mit der Rotation der ersten Schnecken 22 geliefert.
Mit anderen Worten gelangen das Polycarbonatharz A und das Acrylharz B von einem Ende zum anderen Ende des Zylinders 21 durch den Zylinder 21. Zu diesem Zeitpunkt werden das Polycarbonatharz A und das Acrylharz B durch die rotierenden ersten Schnecken 22 gerührt, und von dem Erhitzer 24 erhitzt. Im Ergebnis werden das Polycarbonatharz A und das Acrylharz B aufgeschmolzen und vermischt, um zu einer geschmolzen Harzmischung C zu werden.
Die geschmolzene Harzmischung C, die fortwährend aus dem Doppelschneckenextruder 13 abgeleitet wird, gelangt durch eine Passage 30 in dem Einzelrohr 14, und wird an den Einschneckenextruder 15 geliefert. Ein Erhitzer 31 wird an dem Außenumfang des Einzelrohrs 14 angebracht. Der Erhitzer 31 erhitzt das Einzelrohr 14 derart, dass die geschmolzene Harzmischung C ihren geschmolzenen Zustand beibehält.
Wie in 1 dargestellt umfasst der Einschneckenextruder 15 ein Gehäuse 40 und eine in einen Zylinder 41 in dem Gehäuse 40 eingesetzte zweite Schnecke 42. Eine Harzzufuhröffnung 44 ist an einem Ende des Gehäuses 40 in Längsrichtung bereitgestellt. Die Harzzufuhröffnung 44 kommuniziert mit dem Zylinder 41 an einer Position, die der Seite des Bodenendabschnitts der zweiten Schnecke 42 entspricht. Das stromabwärts liegende Ende der Passage 30 des Einzelrohrs 14 ist mit der Harzzufuhröffnung 44 des Gehäuses 40 verbunden. Somit wird die geschmolzene Harzzusammensetzung C, die durch die Passage 30 des Einzelrohres 14 gelangt, durchgängig von der Harzzufuhröffnung 44 an den Zylinder 41 geliefert.
Ferner befindet sich das andere Ende des Gehäuses 40 an der Seite des apikalen Endabschnitts der zweiten Schnecke 42. Eine Matrize 45 ist an dem anderen Ende des Gehäuses 40 bereitgestellt. Ein Erhitzter 46, der den Zylinder 41 erhitzt, ist an dem Außenumfang des Gehäuses 40 angebracht.
2 zeigt schematisch die zweite Schnecke 42 des Einschneckenextruders 15. Die zweite Schnecke 42 wird durch das Moment von einem Antriebsmotor (nicht gezeigt) angetrieben. Wie in 2 gezeigt weist die zweite Schnecke 42 einen Scherbearbeitungsabschnitt 43 in dem mittleren Abschnitt in Längsrichtung der zweiten Schnecke 42 auf. Ein Fördergewindegang 47 ist zwischen dem Bodenendabschnitt der zweiten Schnecke 42 und dem Scherbearbeitungsabschnitt 43 und zwischen dem Scherbearbeitungsabschnitt 43 und dem apikalen Endabschnitt der zweiten Schnecke 42 gebildet. In dem Fördergewindegang 47 werden der Außendurchmesser umfassend den Gewindekamm und den Kerndurchmesser auf konstante Werte eingestellt.
Der Scherbearbeitungsabschnitt 43 weist einen rückseitigen Fördergewindegang 48 auf. Der rückwärtsgerichtete Gewindegang 48 windet sich in einer der Windung des Fördergewindegangs 47 entgegengesetzten Richtung. Der rückseitige Fördergewindegang 48 ist durchgängig in Axialrichtung der zweiten Schnecke 42 gebildet. In dem rückseitigen Fördergewindegang 48 beträgt die Anzahl an Graten (Engl: „ridge“; Deutsch: auch „Rippen“) beispielsweise zwei oder mehr als zwei, und fünf oder weniger als 5. Keine Nut oder Ausfräsung sind zwischen einem Ende und dem anderen Ende des rückwärtsgerichteten Fördergewindegangs 48 vorhanden. Der rückwärtsgerichtete Fördergewindegang 48 wird somit gleichmäßig und durchgängig gebildet.
In der ersten Ausführungsform wird die durchgängig von dem Einzelrohr 14 an den Zylinder 41 zusammen mit der Drehung der Schnecke 42 durch die Harzzufuhröffnung gelieferte geschmolzene Harzmischung C von dem Bodenendabschnitt der zweiten Schnecke 42 an den Scherbearbeitungsabschnitt 43 geliefert. Die geschmolzene Harzmischung C, die den Scherbearbeitungsabschnitt 43 erreicht hat, gelangt zwischen die Innenumfangswand des Zylinders 41 und den Außenumfangsabschnitt des rückwärtsgerichteten Fördergewindegangs 48. Zu diesem Zeitpunkt wird die geschmolzene Harzmischung C durch eine Scherwirkung geknetet. Das Acrylharz B wird gleichmäßig und dicht in das Polycarbonatharz A verteilt. Im Ergebnis wird eine transparente Harzzusammensetzung D enthaltend das Polycarbonatharz A und das Acrylharz B hergestellt.
Die hergestellte transparente Harzzusammensetzung D wird von dem Scherbearbeitungsabschnitt 43 an den apikalen Endabschnitt der zweiten Schnecke 42 geliefert, und wird in die mit dem anderen Ende des Gehäuses 40 verbundene Matrize 45 abgeleitet. Die Matrize 45 nimmt die transparente Harzzusammensetzung D in sich auf, um die transparente Harzzusammensetzung D in einer vorgegebenen Form zu formen. Die geformte transparente Harzzusammensetzung D wird als Produkt von der Matrize 45 extrudiert.
3 zeigt schematisch eine zweite Schnecke 42 eines Einschneckenextruders 15 gemäß der zweiten Ausführungsform. Die zweite Schnecke 42 unterscheidet sich von der Schnecke der ersten Ausführungsform bezüglich der Form eines Scherbearbeitungsabschnitts 43. Die anderen Strukturen der zweiten Schnecke 42 sind dieselben wie jene der ersten Ausführungsform.
Wie in 3 gezeigt umfasst der Scherbearbeitungsabschnitt 43 einen ringförmigen Vorsprung 49. Der Vorsprung 49 steht konzentrisch in Radialrichtung der Schnecke 42 hervor und ist durchgängig in der Umfangsrichtung der zweiten Schnecke 42 gebildet. Der Vorsprung 49 ist insbesondere in der zweiten Schnecke 42 als eine durchgängige integrierte Struktur gebildet, die an ihrer Außenumfangsfläche keine Nut oder eine Aussparung besitzt.
In der zweiten Ausführungsform wird die geschmolzene Harzmischung C, die durchgängig von einem Einzelrohr 14 an einen Zylinder 41 durch eine Harzzufuhröffnung 44 eines Gehäuses 40 geliefert wird, zusammen mit der Drehung der zweiten Schnecke von dem Bodenendabschnitt der zweiten Schnecke 42 an der Scherbearbeitungsabschnitt 43 geliefert. Die geschmolzene Harzmischung C, die den Scherbearbeitungsabschnitt 43 erreicht hat, gelangt zwischen die Innenumfangswand des Zylinders 41 und die Außenumfangsoberfläche des Vorsprungs 49. Zu diesem Zeitpunkt wird die geschmolzene Harzmischung C durch eine Scherwirkung geknetet. Das Acrylharz B wird einheitlich und dicht in das Polycarbonatharz A dispergiert. Im Ergebnis wird eine transparente Harzzusammensetzung D enthaltend das Polycarbonatharz A und das Acrylharz B hergestellt.
Die hergestellte transparente Harzzusammensetzung D wird von dem Scherbearbeitungsabschnitt 43 an den apikalen Endabschnitt der zweiten Schnecke 42 geliefert, und wird in eine mit dem anderen Ende des Gehäuses 40 verbundene Matrize 45 abgeleitet. Die Matrize 45 nimmt die transparente Harzzusammensetzung D in sich auf, um die transparente Harzzusammensetzung D in einer vorgegebenen Form zu formen. Die geformte transparente Harzzusammensetzung D wird als Produkt von der Matrize 45 extrudiert.
In den ersten und zweiten Ausführungsformen ist der Außendurchmesser der zweiten Schnecke 42 des Einschneckenextruders 15 größer ist als der Außendurchmesser der ersten Schnecken 22 des Doppelschneckenextruders 13. Darüber hinaus ist der Scherbearbeitungsabschnitt 43 nicht auf die Struktur beschränkt, in der der Scherbearbeitungsabschnitt 43 an nur einer Position des mittleren Abschnitts der zweiten Schnecke 42 bereitgestellt ist. Es können beispielsweise eine Vielzahl an Scherbearbeitungsabschnitten 43 in Axialrichtung der zweiten Schnecke 42 angeordnet sein, abhängig vom Knetstatus.
In dieser Spezifikation wird nun ein Verfahren zum Herstellen einer transparenten Harzzusammensetzung D erläutert.
Polycarbonatharz A wird als Rohmaterial in die erste Rohmaterialzufuhr 11 der Herstellungsvorrichtung 10 eingegeben. Auf ähnliche Weise wird Acrylharz B in die zweite Rohmaterialzufuhr 12 der Herstellungsvorrichtung 10 eingegeben. Die erste Rohmaterialzufuhr 11 misst das Polycarbonatharz A, so dass die Menge an Polycarbonatharz A die pro Zeiteinheit zugeführt wird, in einem Bereich von 95 bis 60 Gew.-% liegt. Die erste Rohmaterialzufuhr 11 liefert das Polycarbonatharz A fortwährend an den Zylinder 21 des Doppelschneckenextruders 13. Auf ähnliche Weise misst die Rohmaterialzufuhr 12 das Acrylharz B derart, dass die Menge an pro Zeiteinheit geliefertem Acrylharz B in einem Bereich von 5 bis 40 Gew.-% liegt. Die zweite Rohmaterialzufuhr 12 liefert das Acrylharz B fortwährend an den Zylinder 21 des Doppelschneckenextruders 13.
Das an den Zylinder 21 gelieferte Polycarbonatharz A und Acrylharz B werden durch die ersten Schnecken 22, die sich drehen bzw. rotieren, während sie ineinandergreifen, von einem Ende an das andere Ende des Zylinders 21 zugeführt. Während dieser Zuführung werden das Polycarbonatharz A und das Acrylharz B geschmolzen und gemischt. Wenn das Polycarbonatharz A und das Acrylharz B geliefert werden, wird die Temperatur des Gehäuses 20 auf 240 bis 300°C eingestellt, und die Umdrehungszahl der ersten Schnecken 22 wird auf 50 bis 600 UpM eingestellt.
Der Doppelschneckenextruder 13 stellt durchgängig eine geschmolzene flüssige Harzmischung C aus Festphasen-Polycarbonatharz A und Festphasen-Acrylharz B her. Hierbei wird das Acrylharz B nicht gleichmäßig oder dicht in das Polycarbonatharz A dispergiert. Die geschmolzene Harzzusammensetzung C ist somit weißlich.
Die von dem Doppelschneckenextruder 13 abgeleitete geschmolzene Harzmischung C wird durch die Passage 30 des einzelnen Rohrs 14, ohne in Kontakt mit Luft zu gelangen, an den Einschneckenextruder 15 geliefert. Das Einzelrohr 14 wird von dem Erhitzer 31 derart erhitzt, dass die geschmolzene Harzmischung C in ihrem geschmolzenen Zustand verbleibt. Die Erhitzungstemperatur des einzelnen Rohrs 14 durch den Erhitzer 31 wird bevorzugt auf 220 bis 280 °C eingestellt.
Die geschmolzene Harzmischung C, die durchgängig von dem Einzelrohr 14 an den Zylinder 41 des Doppelschneckenextruders 13 zugeführt wird, wird durch Drehung der zweiten Schnecke 42 von dem Bodenendabschnitt der zweiten Schnecke 42 an den Scherbearbeitungsabschnitt 43 geliefert. Zu diesem Zeitpunkt ist die Temperatur des Zylinders auf 220 bis 280°C eingestellt, und die Umdrehungszahl der zweiten Schnecke 42 wird auf 500 bis 4000 UpM eingestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Umdrehungszahl der zweiten Schnecke 42 des Einschneckenextruders 15 mit einem Außendurchmesser, der größer ist als derjenige der ersten Schnecke 22 des Doppelschneckenextruders auf 500 bis 4000 UpM eingestellt. Somit wird die geschmolzene Harzmischung C, die fortwährend von der Harzzufuhröffnung 44 zu dem Zylinder 41 zugeführt wird, dem Scherverarbeitungsabschnitt 43 zugeführt, ohne in die Zwischenräume des Fördergewindegangs 47 der zweiten Schnecke 42 gefüllt zu werden. Ferner, da der Außendurchmesser und der Kerndurchmesser des Fördergewindegangs 47 als konstante Werte definiert sind, wird die dem Zylinder 41 zugeführte geschmolzene Harzmischung C an den Scherbearbeitungsabschnitt 43 in stabilem Zustand verbracht.
Die geschmolzene Harzmischung C, die den Scherbearbeitungsabschnitt 43 erreicht hat, gelangt zwischen den Außenumfangsabschnitt und die Innenumfangswand des Zylinders 41. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich der Scherbearbeitungsabschnitt 43 mit 500 bis 4000 UpM schneller als die Schnecke eines Einschneckenextruders, der bei üblichem Strangpressen eingesetzt wird. Somit wird die geschmolzene Harzmischung C, die zwischen den Außenumfangsabschnitt und die Innenumfangswand des Zylinders 41 gelangt, mit einer starken Scherwirkung in kurzer Zeit durchgeknetet.
Im Ergebnis wird das Akrylharz B einheitlich und dicht in das Polykarbonatharz A dispergiert. Auf diese Weise wird eine transparente Harzzusammensetzung D enthaltend das Polykarbonatharz A und das Akrylharz B hergestellt.
Die hergestellte transparente Harzzusammensetzung D wird an den apikalen Endabschnitt der zweiten Schnecke 42 stabil durch den Fördergewindegang mit einem konstanten Außendurchmesser und einem konstanten Kerndurchmesser geliefert, und wird durch die Matrize 45 in sich aufgenommen. Somit kann ein Produkt, dass in einer gewünschten Form geformt ist, ohne Schneiden der transparenten Harzzusammensetzung D erhalten werden. Das Produkt wird aus der Matrize 45 extrudiert.
Bei dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform schmelzt und mischt der Doppelschneckenextruder 13, welcher das Vorderteil der Herstellungsvorrichtung ist, Polykarbonatharz A und Akrylharz B. Der Einschneckenextruder 15, welcher der hintere Teil ist, knetet Polykarbonatharz A und Akrylharz B unter gleichzeitig Aufbringung einer Scherwirkung. Somit können die Herstellungsbedingungen einschließlich der Umdrehungszahl der ersten Schnecke 22 zum Schmelzen und Vermischen getrennt von den Herstellungsbedingungen einschließlich der Umdrehungszahl der zweiten Schnecke 42 zum Aufbringen einer starken Scherwirkung in einer kurzen Zeit in Zusammenhang miteinander eingestellt werden. Auf diese Weise kann eine transparente Harzzusammensetzung D enthaltend Polykarbonatharz A und Akrylharz B stabil und fortwährend bzw. ununterbrochen hergestellt werden.
Nun wird diese Schrift auf Beispiel 1, Beispiel 2 und ein Vergleichsbeispiel eingehen.
[ Beispiel 1 ]
Um das Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform zu implementieren wurde ein von Toshiba Machine Co., Ltd. hergestellter TEM.18SS Doppelschneckenextruder als Doppelschneckenextruder 13 eingesetzt, der als Vorderteil der Herstellungsvorrichtung 10 fungiert. Bei dem TEM-18SS Doppelschneckenextruder wurde der Nenndurchmesser des Außendurchmessers der ersten Schnecke 22 auf 18 mm eingestellt. Ein von der Toshiba Machine Co, Ltd. hergestellter SE-36SP hergestellter Einschneckenextruder wurde als der Einschneckenextruder hergestellt, der als Hinterteil der Herstellungsvorrichtung 10 fungiert. Bei dem SE-36SP Einschneckenextruder wurde der Nenndurchmesser des Außendurchmessers der zweiten Schnecke 42 auf 36 mm festgelegt. Ferner wurde der TEM-18SS Doppelschneckenextruder mit dem SE-36SP Einschneckenextruder durch das Einzelrohr 14 verbunden.
Bei den ersten Schnecken 22 des Doppelschneckenextruders 13 war die Länge (wirksame Länge) der ersten Schnecken 22 gegenüber dem Außendurchmesser der ersten Schnecken im Verhältnis gleich 48. Bei der zweiten Schnecke 42 des Einschneckenextruders 15 war die Länge (wirksame Länge) der zweiten Schnecke 42 gegenüber dem Außendurchmesser der zweiten Schnecke 42 im Verhältnis gleich 8. Ferner wurde als der Scherbearbeitungsabschnitt 43 der nach hinten gerichtete Fördergewindegang 48 an zwei Stellen bereitgestellt, die voneinander in Längsrichtung der zweiten Schnecke 42 entfernt sind. Die Länge des Spalts zwischen der Innenumfangswand des Zylinders 41 und dem Außenumfangsabschnitt des nach hinten gerichteten Fördergewindegangs 48 wurde auf 0,3 mm eingestellt. Die Temperatur des Gehäuses 20 des Doppelschneckenextruders 13, die Temperatur des Gehäuses 40 des Einschneckenextruders 15, und die Temperatur des Einzelrohrs 14 wurde auf 260 °C eingestellt.
Als das dem Doppelschneckenextruder 13 zuzuführ3ende Polykarbonatharz A wurde Panlite L-1250Y verwendet, das von Teijin Limited produziert wird. Als das dem Doppelschneckenextruder 13 zuzuführende Akrylharz wurde Arypet VH001 verwendet, das con Mitsubishi Rayon Co., Ltd. produziert wird, Polykarbonatharz A wurde mit einer Rate von 8 kg pro Stunde aus der ersten Rohmaterialzufuhr 11 dem Zylinder 21 des Doppelschneckenextruders 13 zugeführt. Das Akrylharz B wurde mit einer Rate von 2 kg pro Stunde aus der zweiten Rohmaterialzufuhr 12 dem Zylinder 21 des Doppelschneckenextruders 13 zugeführt. In diesem Zustand wurden das Polycarbonatharz A und das Akrylharz B aufgeschmolzen und vermischt bei 200 UpM als Umdrehungszahl der ersten Schnecken 22. Auf diese Wurde wird ein geschmolzenes Harzgemisch C hergestellt.
Ferner wurde das geschmolzene Harzgemisch C in einem Zustand geknetet, bei dem die Umdrehungszahl der zweiten Schnecke 42 des Einschneckenextruders auf 2800 UpM eingestellt war. Harzzusammensetzungen enthaltend das Polycarbonatharz A und das Akrylharz B wurden mit einer Rate von 10 kg pro Stunde (etwa 167 g pro Minute) durch die Matrize 45 erhalten. Bei der Sichtinspektion der erhaltenen Harzzusammensetzungen hat sich gezeigt, dass die Zusammensetzung nicht weiß sind, sondern transparent.
[Beispiel 2]
In Beispiel 2 wurde die geschmolzene Harzmischung C geknetet, mithilfe des Einschneckenextruders 15 aufweisend die zweite Schnecke 42, in der die Form des Scherbearbeitungsabschnitts 43 verschieden war. Der Scherbearbeitungsabschnitt 43 hatte den ringförmigen Vorsprung 49 an zwei Stellen, die in einer Längsrichtung der zweiten Schnecke 42 entfernt voneinander sind. Abgesehen von dem Einschneckenextruder 15 waren die Strukturen der Herstellungsvorrichtung 10 die gleichen wie jene des Beispiels 1.
In Beispiel 2 wurde Polykarbonatharz A bei einer Rate von 8 kg pro Stunde aus der ersten Rohmaterialzufuhr 11 an den Zylinder 21 des Doppelschneckenextruders 13 zugeführt. Das Akrylharz B wurde bei einer Rate von 2 kg pro Stunde aus der zweiten Rohmaterialzufuhr 12 an den Zylinder 21 des Doppelschneckenextruders 13 zugeführt. In diesem Zustand, wurden das Polykarbonatharz A und das Akrylharz B bei 200 UpM als Umdrehungszahl der ersten Schnecken 22 geschmolzen und gemischt. Auf diese Weise wurde die geschmolzene Harzmischung C hergestellt.
Ferner wurde die geschmolzene Harzmischung C in einem Zustand geknetet, in dem die Umdrehungszahl der zweiten Schnecke 42 des Einschneckenextruders 15 auf 2800 UpM eingestellt wurde. Harzzusammensetzungen enthaltend das Polykarbonatharz A und das Akrylharz B wurden bei einer Rate von 10 kg pro Stunde (etwa 167 g pro Minute) durch die Matrize erhalten. Bei der Sichtinspektion der erhaltenen Harzzusammensetzungen hat sich gezeigt, dass die Zusammensetzungen nicht weißlich sondern transparent sind.
[ Vergleichsbeispiel 1 ]
In Vergleichsbeispiel 1 wurde ein von Toshiba Machine Co., Ltd. hergestellter TEM-18SS Doppelschneckenextruder eingesetzt. Bei dem TEM-18SS Doppelschneckenextruder wurde der Nenndurchmesser des Außendurchmessers der Schnecken auf 18 mm eingestellt. Eine Knetscheibe wurde in jeder der zwei Schnecken bereitgestellt, die miteinander in dem Doppelschneckenextruder in Wirkverbindung standen.
Die geschmolzene Harzmischung, die aus dem Doppelschneckenextruder extrudiert wurde und Polykarbonatharz und Akrylharz enthielt, wurde beobachtet, während die Umdrehungszahl der Schnecken im Bereich von 300 bis 1200 UpM verändert wurde. Im Ergebnis war die aus dem Doppelschneckenextruder extrudierte geschmolzene Harzmischung immer weißlich. Die geschmolzene Harzmischung war nicht transparent bzw. lichtdurchlässig.
Bei dem Vergleichsbeispiel erzeugte der Doppelschneckenextruder anormale Geräusche und Schwingungen, wenn die Umdrehungszahl 1200 UpM erreichte. Er hat sich gezeigt, dass diese anormalen Geräusche und Schwingungen erzeugt wurden, weil das Polykarbonatharz und das Akrylharz die Knetscheiben der Schnecken in einem Zustand erreicht haben, in dem das Vorerhitzen nicht ausreichend war. Ferner wurde eine deutliche Verringerung der Viskosität bei der durch den Doppelschneckenextruder hergestellten, geschmolzenen Harzmischung festgestellt. Somit wurde der Betrieb des Doppelschneckenextruders gestoppt, wenn die Umdrehungszahl 1200 UpM überschritt.
Der Vergleich zwischen Beispiel 1, Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 zeigt, dass die Harzzusammensetzung, die durch das Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform hergestellt wird und Polykarbonatharz und Akrylharz enthielt, nicht weißlich sondern transparent bzw. lichtdurchlässig war. Ferner hat sich gezeigt, dass das Akrylharz in das Polykarbonatharz einheitlich und dicht dispergiert war.
Bezugszeichenliste

10: Herstellungsvorrichtung
11: Rohmaterialzufuhr
12: Rohmaterialzufuhr
13: Doppelschneckenextruder
14: Einzelrohr
15: Einschneckenextruder
20: Gehäuse
21: Zylinder
22: erste Schnecke
23: Zufuhröffnung
24: Erhitzer
30: Passage
31: Erhitzer
40: Gehäuse
41: Zylinder
42: zweite Schnecke
43: Scherbearbeitungsabschnitt
44: Harzzufuhröffnung
45: Matrize
46: Erhitzer
47: Fördergewindegang
48: Rückwärtsgerichteter Fördergewindegang
49: Vorsprung
A: Polycarbonatharz
B: Akrylharz
C: geschmolzene Harzmischung
D: transparente Harzzusammensetzung

Claims

Verfahren zur Herstellung einer transparenten Harzzusammensetzung (D) enthaltend Polycarbonatharz (A) und Acrylharz (B), das Verfahren umfassend: durchgängiges Zuführen des Polycarbonatharzes (A), dessen gelieferte Menge pro Zeiteinheit auf 95 bis 60 Gew.-% eingestellt ist, und des Acrylharzes (B), dessen gelieferte Menge pro Zeiteinheit auf 5 bis 40 Gew.-% eingestellt ist, an einen Doppelschneckenextruder (13), in dem sich zwei erste ineinandergreifende Schnecken (22) mit höchstens 600 UpM in eine gleiche Richtung drehen; Herstellen einer geschmolzenen Harzmischung (C) durch Aufschmelzen und Mischen des Polycarbonatharzes (A) und des Acrylharzes (B) in dem Doppelschneckenextruder (13), und durchgängiges Ableiten der geschmolzenen Harzmischung (C) aus dem Doppelschneckenextruder (13); durchgängiges Zuführen der von dem Doppelschneckenextruder (13) abgeleiteten geschmolzenen Harzmischung (C) an einen Einschneckenextruder (15), wobei der Einschneckenextruder (15) eine zweite Schnecke (42) und einen Zylinder (41) aufweist, in dem die zweite Schnecke (42) aufgenommen ist, wobei die zweite Schnecke (42) einen Fördergewindegang (47) von einem Bodenendabschnitt zu einem apikalen Endabschnitt, und einen Scherbearbeitungsabschnitt (43) in einem mittleren Abschnitt aufweist; Herstellen einer transparenten Harzzusammensetzung (D) durch Kneten der geschmolzenen Harzmischung (C) in dem Scherbearbeitungsabschnitt (43), der sich mit zwischen 500 und 4000 UpM mit der zweiten Schnecke (42) dreht; und durchgängiges Ableiten der hergestellten, transparenten Harzzusammensetzung (D) aus dem Einschneckenextruder (15).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Scherbearbeitungsabschnitt (43) einen rückwärtsgerichteten Fördergewindegang (48) aufweist, der sich in einer Richtung windet, die der Windung des Fördergewindegangs (47) entgegensetzt ist, und wenn die von der zweiten Schnecke (42) gelieferte, geschmolzene Harzmischung (C) durch einen Spalt zwischen einer Innenumfangswand des Zylinders (41) und einem Außenumfangsabschnitt des rückwärtsgerichteten Fördergewindegangs (48) gelangt, wird die geschmolzene Harzmischung (C) geknetet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Scherwirkung auf die geschmolzene Harzmischung (C) aufgebracht wird, wenn die geschmolzene Harzmischung (C) durch den Spalt zwischen der Innenumfangswand des Zylinders (41) und dem Außenumfangsabschnitt des rückwärtsgerichteten Fördergewindegangs (48) gelangt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Scherbearbeitungsabschnitt (43) einen ringförmigen Vorsprung (49) aufweist, der konzentrisch in einer Radialrichtung der zweiten Schnecke (42) hervorsteht, der Vorsprung (49) durchgängig in einer Umfangsrichtung der zweiten Schnecke (42) gebildet ist, und wenn die von der zweiten Schnecke (42) gelieferte geschmolzene Harzmischung (C) durch einen Spalt zwischen einer Innenumfangswand des Zylinders (41) und dem Außenumfangsabschnitt des Vorsprungs (49) gelangt, die geschmolzene Harzmischung (C) geknetet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Scherwirkung auf die geschmolzene Harzmischung (C) aufgebracht wird, wenn die geschmolzene Harzmischung (C) durch den Spalt zwischen der Innenumfangswand des Zylinders (41) und dem Außenumfangsabschnitt des Vorsprungs (49) gelangt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Außendurchmesser und ein Kerndurchmesser des Fördergewindegangs (47) des Einschneckenextruders (15) konstant eingestellt sind, und der Fördergewindegang (47) des Einschneckenextruders (15) die von dem Doppelschneckenextruder (13) gelieferte, geschmolzene Harzmischung (C) von einem Bodenendabschnitt der zweiten Schnecke (42) an den Scherbearbeitungsabschnitt (43) liefert und die von dem Scherbearbeitungsabschnitt (43) hergestellte, transparente Harzzusammensetzung (D) von dem Scherbearbeitungsabschnitt (43) an den apikalen Endabschnitt der zweiten Schnecke (42) liefert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Außendurchmesser der zweiten Schnecke (42) größer ist als ein Außendurchmesser der ersten Schnecke (22), und die von der zweiten Schnecke (42) gelieferte geschmolzene Harzmischung (C) an den Scherbearbeitungsabschnitt (43) geliefert wird, ohne in Zwischenräume des Fördergewindegangs (47) der zweiten Schnecke (42) gefüllt zu werden.