JP2003103517A - 熱可塑性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
熱可塑性樹脂組成物の製造方法Info
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- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
- B29C48/297—Feeding the extrusion material to the extruder at several locations, e.g. using several hoppers or using a separate additive feeding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
- B29C48/40—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders
- B29C48/405—Intermeshing co-rotating screws
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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Abstract
性樹脂組成物の製造において、安定した製造が可能であ
り、かつ該原材料成分の含有量のバラツキが小さい熱可
塑性樹脂組成物を得ることが可能な製造方法を提供す
る。 【解決手段】 カサ高い原材料と熱可塑性樹脂とを押出
機を用いて溶融混練して熱可塑性樹脂組成物を製造する
方法であって、該押出機は供給口を2箇所以上有し、そ
の最上流である第1の供給口に熱可塑性樹脂を含む原材
料(原料A)を供給して溶融し、該第1の供給口より下
流側の一の供給口に特定のカサ高い原材料(原料B)と
特定のカサ密度と真密度の関係を有する他の原材料(原
料C)とを同時に供給して、原料Aの溶融物と溶融混練
することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
Description
度が低い)原材料を配合してなる熱可塑性樹脂組成物の
製造方法に関する。さらに詳しくは、供給口を2箇所以
上持つ押出機を使用し、カサ密度が低い原材料を特定の
供給方法で供給し、充填量のバラツキの少ない熱可塑性
樹脂組成物が製造可能となる製造方法に関する。
電気絶縁性、耐水性、断熱性、耐腐蝕性等が良好である
ことから、金属、ガラス、陶磁器、木材等の代替材料と
して、電気電子部品、機械部品、OA部品、自動車部
品、医療部品等あらゆる分野に使用されている。
される場合が多い。これらの強化材の原材料の中には極
めてカサ高いものも数多く存在する。熱可塑性樹脂と強
化材からなる樹脂組成物は押出機を用いて製造すること
が今日一般的となっているが、かかるカサ高い原材料は
押出機への供給が不安定となりやすい欠点を有する。
7号公報において、ワラストナイトや炭素繊維に代表さ
れるカサ高い原材料と熱可塑性樹脂からなる組成物を押
出機に供給して該組成物のペレットを製造する方法にお
いて、押出機に該原材料を供給する計量ホッパーとして
そのホッパー角度が90°に近いものを使用すること
で、安定した供給が可能となり良好なペレットが得られ
ることを提案している。
する。例えば、計量器から押出機に供給された原材料が
サイドフィーダー上に取り付けられたホッパー中にわず
かずつ堆積して供給の安定性を損ねる場合や、サイドフ
ィーダーへの噛み込みが十分良好とはいえない場合が挙
げられる。またその結果として樹脂組成物の熱安定性が
不十分なものが含まれる場合もあった。これらの問題は
例えば長時間の連続した製造や押出機の供給能力上限付
近での製造において生じやすい傾向にある。これらの問
題点は上記の公開公報に記載された発明では十分に対応
できないものであった。
密度の低い原材料を配合してなる熱可塑性樹脂組成物の
製造において、安定した製造が可能であり、かつ該原材
料成分の含有量のバラツキが小さい熱可塑性樹脂組成物
を得ることが可能な製造方法を提供することにある。
検討を重ねた結果、供給口を2箇所以上持つ押出機を使
用し、最上流の第1供給口に熱可塑性樹脂を含む原材料
を供給し溶融した後、第1供給口より下流の一の供給口
にカサ高い原材料および特定のカサ密度特性を有する原
材料とを同時に供給することにより、カサ高い原材料で
あってもより安定した押出機への供給が可能であり、結
果として成分の含有量のバラツキが低減され、熱安定性
がより改良された樹脂組成物が提供できることを見出
し、本発明に到達した。
サ高い原材料と熱可塑性樹脂とを押出機を用いて溶融混
練して熱可塑性樹脂組成物を製造する方法であって、該
押出機は供給口を2箇所以上有し、その最上流である第
1の供給口に熱可塑性樹脂を含む原材料(原料A)を供
給して溶融し、該第1の供給口より下流側の一の供給口
に下記式(1)を満足するカサ高い原材料(原料B)と
下記式(2)を満足する他の原材料(原料C)とを同時
に供給して、原料Aの溶融物と溶融混練することを特徴
とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法にかかるものであ
る。 0.1≦(bx/by)<0.3 (1) 0.5≦(cx/cy)≦1 (2) (ここで、bxは原料Bのカサ密度(g/cm3)、b
yは原料Bの真密度(g/cm3)、cxは原料Cのカ
サ密度(g/cm3)、cyは原料Cの真密度(g/c
m3)を表す)
原料Cの押出機への供給が、下記式(3)を満足するも
のである上記の製造方法にかかるものである。 bs/(bs+cs)≦0.9 (3) (ここで、bsは原料Bの押出機供給口への供給速度
(kg/h)、csは原料Cの押出機供給口への供給速
度(kg/h)を表す)
組成物は、該組成物100重量%中、原料Aをその成分
として30〜98.5重量%、原料Bをその成分として
0.5〜50重量%、および原料Cをその成分として1
〜50重量%含むものである上記製造方法にかかるもの
である。
ストナイトである上記製造方法にかかるものであり、上
記原料Cは熱可塑性樹脂のペレットである上記製造方法
にかかるものであり、殊に好適には上記原料Aは芳香族
ポリカーボネート樹脂を主体とするものであり、原料B
はワラストナイトであり、更に原料Cは芳香族ポリエス
テル樹脂のペレットである上記製造方法にかかるもので
ある。以下に本発明の詳細を説明する。
出機は、熱可塑性樹脂を溶融し、ペレットあるいは成形
品を得る押出機であれば種類を問わない。例えば、単軸
スクリュー型押出機、2軸スクリュー型押出機、多軸ス
クリュー押出機(2軸以上の押出機)、および遊星ロー
ラ型押出機などを挙げることができる。
ライトとダルメージやトーピードなどとを組合せたタイ
プのものが代表的に挙げられる。その他フィード部分の
み2本のスクリューを有するタイプや、トランスファー
ミックスなど特殊なタイプも挙げることができる。
ては、ZSK(Werner &Pfleiderer
社製、商品名)を挙げることができる。同様のタイプの
具体例としはてTEX((株)日本製鋼所製、商品
名)、TEM(東芝機械(株)製、商品名)、KTX
(神戸製鋼所(株)製、商品名)などを挙げることがで
きる。その他、FCM(Farrel社製、商品名)、
Ko−Kneader(Buss社製、商品名)、およ
びDSM(Krauss−Maffei社製、商品名)
などの溶融混練機も具体例として挙げることができる。
は、円錐型スクリューのタイプや、可塑化工程とメータ
リング工程が独立したタイプなども挙げることができ
る。上記押出機の中でも2軸押出機が好ましく、更にZ
SKに代表されるタイプがより好ましい。
方向も特に制限はなく同方向回転、異方向回転ののいず
れも使用でき、同方向回転のものがより好ましい。また
スクリューは適宜選択でき、例えば、形状は1条、2
条、3条のネジスクリューを使用することができる。2
条ネジスクリューがより好ましく使用できる。更にスク
リューの長さ(L)と直径(D)との比(L/D)は、
20〜40が好ましく、更に28〜40が好ましい。L
/Dが大きい方が供給口を増やすことが容易である一
方、大きすぎる場合には樹脂組成物、殊に原料Aにかか
る熱負荷が高くなり好ましくない場合がある。
の仕様が可能である。かかる仕様が任意に変更できる点
もZSKタイプの大きな利点である。スクリューには混
練性を上げるためのニーディングディスクセグメント
(またはそれに相当する混練セグメント)から構成され
た混練ゾーンを1個所以上有することが好ましい。更に
本発明においては2個所以上の供給口から原料を供給す
ることから2個所以上の混練ゾーンを設けることがより
好ましい。
機の供給口のうち、最上流側(押出機ダイス部より最も
遠い側)を第1供給口とし、該第1供給口から下流側に
向かってそれぞれ第2供給口、第3供給口と称するもの
とする。
置されていることが好ましい。これはサイドフィーダー
を使用すれば、上流から送られる成分が強い圧縮を受け
ている場合でも安定した材料の供給が可能となるためで
ある。かかるサイドフィーダーはせん断発熱することの
ない2軸スクリュー式のものが好ましい。
ルブロック部分、または該バレルブロックの1または2
ブロック手前の(上流側の)バレルブロックにおいて、
開放孔または脱気ベントを設けることが好ましい。開放
孔または脱気ベントにより原料Bと共に押出機シリンダ
ー内に供給される空気を排出し、原料の供給をスムース
にし、また樹脂成分等の酸化劣化やヤケ等を防止するこ
とが可能となるためである。
気は必要に応じて行うことができるが、脱気を行うこと
がより好適である。脱気ベントからの脱気は、一般的に
は真空ポンプが使用されるが、脱気可能な装置であれば
特に限定されない。かかる脱気を行うことにより原材料
中に含まれる水分、および原材料から発生する揮発ガス
などを除去することが可能となる。脱気ベントは2箇所
以上設けてもよく、本発明においては2箇所以上の供給
口を有することから脱気ベントも2箇所以上あることが
好適である。例えば、第1供給口から供給された原材料
が溶融混練された後に該原材料中に含まれる水分や発生
する揮発ガスを除去する第1の脱気ベントを設け、その
後原料Bおよび原料Cが供給され溶融混練された後に第
2の脱気ベントより含有する水分や発生する揮発ガスを
除去する方法が好適である。かかる方法は殊に原料Bま
たは原料Cが原料Aと混合することにより、いずれかの
原料において加水分解を生ずる場合に好適である。
去するためのスクリーンを押出機ダイス部前のゾーンに
設置し、異物を再生樹脂から取り除くことも可能であ
る。かかるスクリーンとしては金網、スクリーンチェン
ジャー、焼結金属プレート(ディスクフィルターなど)
などを挙げることができる。
脂と各種の添加剤とからなるものである。添加剤として
は、例えば強化充填材、衝撃改質材、難燃剤、難燃助
剤、ドリップ防止剤、離型剤、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、光安定剤、帯電防止剤、摺動剤、可塑剤、分散剤、
染顔料、光拡散剤、蛍光増白剤、および種々その他種々
の無機充填材や有機充填材を挙げることができる。
料Aは、少なくとも1種の熱可塑性樹脂からなり、必要
に応じて他の添加剤を含むものである。原料Aが2種以
上からなる場合、供給は次のいずれの方法も取ることが
できる。すなわち(i)全ての原材料を独立に第1供給
口に供給する方法、(ii)全ての原材料を予め混合し
て第1供給口に供給する方法、および(iii)一部の
原材料を予め混合し、他の原材料と独立に第1供給口に
供給する方法である。通常原料Aは熱可塑性樹脂組成物
中の主成分たる熱可塑性樹脂から構成されることが好ま
しい。
レン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、H
IPS樹脂、MS樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、AES
樹脂、ASA樹脂、SMA樹脂、ポリ−4−メチルペン
テン−1、フェノキシ樹脂、アクリル系樹脂、ポリフェ
ニレンエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂、芳香族ポリ
カーボネート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、脂肪族ポ
リエステル樹脂、ポリアミド樹脂、環状ポリオレフィン
樹脂、水添ポリスチレン樹脂、ポリアリレート樹脂(非
晶性ポリアリレート、液晶性ポリアリレート)、ポリエ
ーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリサル
フォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサル
ファイドなどを挙げることができる。更に各種熱可塑性
エラストマーも使用することができる。(尚、ここでM
S樹脂はメチルメタクリートとスチレンから主としてな
る共重合体、AES樹脂はアクリロニトリル、エチレン
−プロピレンゴム、およびスチレンから主としてなる共
重合体、ASA樹脂はアクリロニトリル、スチレン、お
よびアクリルゴムから主としてなる共重合体、MAS樹
脂はメチルメタクリレート、アクリルゴム、およびスチ
レンから主としてなる共重合体、SMA樹脂はスチレン
と無水マレイン酸(MA)から主としてなる共重合体を
指す。) これらの熱可塑性樹脂を混合して用いることもできる。
原料A中に2種以上の熱可塑性樹脂や他の添加剤を含む
場合には、それらの成分はそれぞれ独立した成分であっ
ても、予め溶融混練などにより一体となった組成物の形
態をとるものであってもよい。上記熱可塑性樹脂の種類
や形態は組成物の使用目的に応じて適宜選択することが
できる。
樹脂原料だけでなく、成形品の破砕物なども使用可能で
ある。ここで「成形品破砕物」とは、成形品が製品の
一部として市場で使用され、消費者等においてその製品
の使用期間が終了し、回収された成形品の破砕物、市
場に出る前の成形の過程で発生する不良品やスプルー、
ランナーなどの成形工程で付随して発生する成形物、お
よび製品化工程での不良品、在庫として不用になった成
形品などバージンペレットを少なくとも一度加工した成
形物の破砕物、を指す。尚、原料Aのカサ密度は0.5
〜0.8(g/cm3)の範囲が好ましい。
口において同時に投入される原料Bおよび原料Cについ
て説明する。かかる原料Bおよび原料Cは一の供給口に
全て供給されることが好ましいが、2以上の供給口にお
いてそれぞれ本発明の条件を満足するように供給するこ
ともできる。本発明の原料Bおよび原料Cは下記式
(1)および(2)の条件を満足するものである。 0.1≦(bx/by)<0.3 (1) 0.5≦(cx/cy)≦1 (2) (ここで、bxは原料Bのカサ密度(g/cm3)、b
yは原料Bの真密度(g/cm3)、cxは原料Cのカ
サ密度(g/cm3)、cyは原料Cの真密度(g/c
m3)を表す)
度は原材料の粉粒体を一定容器にロートから一定条件で
落として詰める方法によって測定することができる。真
密度は粉粒体を液体に浸して排除される液体の体積から
測定する方法が挙げられる。本発明は上記式(1)を満
足するようなカサ高い原材料を、上記式(2)を満足す
る原材料と組み合わせて押出機の供給口に供給すること
で、供給口上のホッパーへの堆積や供給口(サイドフィ
ーダー)への噛み込み不良を改善している。
原料Bとしては下記式(4)を満足するものが好まし
く、更に下記式(5)を満足するものがより好ましく、
特に下記式(6)を満足するものが好ましい。 0.1≦(bx/by)≦0.2 (4) 0.1≦(bx/by)≦0.17 (5) 0.1≦(bx/by)≦0.15 (6) (ここで、bxは原料Bのカサ密度(g/cm3)、b
yは原料Bの真密度(g/cm3)を表す)
足するものであれば特に限定されるものではないが、熱
可塑性樹脂中で溶融することなく混合される各種の無機
充填材や有機充填材が好適である。これらは熱可塑性樹
脂に配合するため予め微細な形状に加工されており、カ
サ高いものが多いためである。代表的には各種の無機材
料および耐熱有機材料からなる強化充填材を挙げること
ができる。中でも繊維状または針状の充填材が好適であ
る。繊維状または針状の充填材としては、ワラストナイ
ト、ガラス繊維チョップドストランド、炭素繊維チョッ
プドストランド、チタン酸カリウムウイスカー、ホウ酸
アルミニウムウイスカー、酸化チタンウイスカー、酸化
亜鉛ウイスカー、炭酸カルシウムウイスカー及び塩基性
硫酸マグネシウムウイスカー等の各種合成ウイスカー、
並びにセピオライト、ゾノトライト、ドーソナイト、フ
ランクリンファイバー、及びロックウール等の天然無機
鉱物から得られる無機充填材、及びアラミド繊維、ポリ
アリレート繊維等の耐熱有機繊維を挙げることができ
る。
なる傾向にあり、上記の中でもそのアスペクト比L/D
が3以上、より好ましくはL/Dが5以上であるものが
本発明の効果をより発揮するため好適である。L/Dが
高ければ補強効果の点においても有利である。上限のL
/Dは高い場合には樹脂との溶融混練中に破壊が生じる
ため特に限定はないが、押出機への供給を考慮すると全
長で10mm以下であることが好ましい。
適であるのは天然鉱物を破砕することにより得られた繊
維状または針状の無機充填材や、ウイスカーとして合成
された無機充填材である。かかる充填材はガラス繊維や
炭素繊維などのように集束処理することが困難である場
合が多く、そのため原料Bの条件を特に満足することが
多いためである。更に本発明の原料Bとして殊に好適な
態様としてはワラストナイトを挙げることができる。ワ
ラストナイトは極めて微小な径(1〜数μm)の針状形
態を有することからかさ高くなりやすく、また樹脂への
補強効果が良好なためである。尚、近年においてワラス
トナイトはより微小な径のものが製造されるようになっ
ている。無機充填材における真密度およびカサ密度はJ
IS K5101に準拠した方法により求められる。
足するものが好ましく、更に下記式(8)を満足するも
のがより好ましい。 0.55≦(cx/cy)≦0.9 (7) 0.6≦(cx/cy)≦0.8 (8) (ここで、cxは原料Cのカサ密度(g/cm3)、c
yは原料Cの真密度(g/cm3)を表す)
足するものであれば特に限定されるものではないが、よ
り好ましいのは熱可塑性樹脂の粉粒体、殊にペレットで
ある。ペレットの形状は、円柱状、球状、および板状な
どの各種形状をとることができる。ペレットの大きさは
通常ペレットとして使用できる大きさであればよいが、
径および長さが1〜9mm、好ましくは2〜6mm、更
に好ましくは2〜4mmのものが好ましい。かかる大き
さがあまりに小さい場合には上記式(2)の条件を十分
に満足しない場合もあり、また大きすぎる場合にはペレ
ットの噛み込みが不良となる場合がある。
するカサ密度はJIS K7365に準拠する方法によ
り求めることができ、一方真密度はJIS K7112
に準拠する方法により、成形品の形状に熱加工などした
試料から求めることができる。
おける熱可塑性樹脂と同一、同種、および異種のいずれ
であってもよい。中でも特に好ましい態様は、熱可塑性
樹脂組成物が2種以上の樹脂成分からなり、そのうちの
主成分となる熱可塑性樹脂原料を原料Aとして押出機の
第1供給口に供給し、副成分となる他の熱可塑性樹脂の
ペレットを原料Cとして押出機の第2供給口以降に供給
してなる製造方法である。また同種の熱可塑性樹脂にお
いて、粉体形状の原材料を原料Aとして使用し、ペレッ
ト形状の原材料を原料Cとして使用することも可能であ
る。尚、熱可塑性樹脂としては例えば原料Aの説明にお
いて例示した各種のものが使用可能である。
の原料のみならず成形品の粉砕物を使用することも可能
である。更に原料Cにおいても単独の樹脂成分だけでな
く、2種以上の成分の混合物でもよい。すなわち2種以
上の熱可塑性樹脂のペレットや粉体などの混合物の使用
も可能である。更に2種以上の樹脂成分が予め溶融混練
された組成物などを使用することも可能である。
供給口において上記原料Bおよび原料Cを同時に供給す
ることを特徴とするものであるが、その供給割合は下記
式(3)を満足する範囲が好ましい。 bs/(bs+cs)≦0.9 (3) (ここで、bsは原料Bの押出機供給口への供給速度
(kg/h)、csは原料Cの押出機供給口への供給速
度(kg/h)を表す)
ましくは0.8、更に好ましくは0.7、特に好ましく
は0.6である。一方、bs/(bs+cs)の下限は
特に限定されるものではなく、原料Bおよび原料Cの割
合により決定される。尚、後述するように原料Bは組成
物中0.5重量%以上が好ましく、原料Cは組成物中5
0重量%以下が好ましいことから、bs/(bs+c
s)の下限として好ましい値として0.01を挙げるこ
とができる。
100重量%中、原料Aをその成分として30〜98.
5重量%、原料Bをその成分として0.5〜50重量
%、および原料Cをその成分として1〜50重量%含む
ものが好ましい。より好ましくは該組成物100重量%
中、原料Aをその成分として40〜98重量%、原料B
をその成分として1〜30重量%、および原料Cをその
成分として1〜30重量%含むものであり、更に好まし
くは該組成物100重量%中、原料Aをその成分として
50〜94重量%、原料Bをその成分として3〜25重
量%、および原料Cをその成分として3〜30重量%含
むものである。尚、本発明の熱可塑性樹脂組成物は上記
原料A〜C以外の原料を含むことができ、上記の組成物
100重量%中とはそれらの原料も含んだ組成物全重量
当たりの割合を示す。
明する。本発明の効果は加工温度が高いほど顕著とな
る。これは高温であるほど、原材料の供給のバラツキや
エアーの巻き込みに伴う樹脂の熱分解が促進されやすい
ためである。更に熱可塑性樹脂が単にラジカル的な熱分
解だけでなく加水分解によっても分解する場合、更に顕
著に高温の影響を受ける。逆にいえば、加工温度が高く
加水分解を受けやすい樹脂ほど本発明の製造方法が好適
に適用できる。かかる点から本発明の原料Aとしては、
芳香族ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、芳
香族ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂などが好適であ
り、中でも芳香族ポリカーボネート樹脂が好ましい。
脂の加水分解を促進しやすい原材料が本発明の効果をよ
り発揮する点で好適であり、かかる原材料としては天然
鉱物から得られた無機充填材が挙げられ、特に微細で表
面積の大きいものが好適である。かかる点からも本発明
の原料Bとしてはワラストナイトが好適である。
ーネート樹脂と比較的混合される頻度の高いABS樹
脂、AS樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアリレー
ト樹脂などがより好適に挙げられる。中でも芳香族ポリ
エステル樹脂が特に好適である。これは芳香族ポリカー
ボネート樹脂とのエステル交換反応により溶融混練の際
に樹脂の劣化が生じやすいためである。
香族ポリカーボネート樹脂を主体とするものであり、原
料Bはワラストナイトであり、更に原料Cは芳香族ポリ
エステル樹脂のペレットである態様を好適に挙げること
ができる。すなわち本発明によれば、芳香族ポリカーボ
ネート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂およびワラストナ
イトからなる、その溶融混練の条件によって劣化が生じ
やい樹脂組成物の製造方法において、ワラストナイトの
安定した供給により溶融混練中の熱劣化や加水分解を極
力抑制し、長時間の連続した製造においても安定して良
好な樹脂組成物の製造を可能とする製造方法が提供され
る。
リカーボネート樹脂および芳香族ポリエステル樹脂はそ
の水分率が低いことが好ましい。したがって芳香族ポリ
カーボネート樹脂および芳香族ポリエステル樹脂のいず
れかは乾燥処理を行うことが好ましく、特に少なくとも
芳香族ポリエステル樹脂を乾燥することが好ましい。乾
燥手段としては熱風乾燥、電磁波乾燥、真空乾燥などの
各種の手段が挙げられる。
トナイトおよび芳香族ポリエステル樹脂が混合された後
の脱気ベントにおいてはあまり真空度を高くしないで行
うことが好ましい。より好ましくは大気圧に近い程度の
真空度で行う方法である。また窒素ガスなどを循環させ
ながら揮発分を系外に排出する方法などもとることがで
きる。
原料Bおよび原料C以外の成分を適宜所定の供給口にお
いて供給することも可能である。この場合液状の原材料
を直接押出機に供給する必要がある場合には、その供給
にいわゆる液注装置、または液添装置を使用することが
できる。
樹脂組成物は、長時間においても安定した原材料の供給
によって製造されるため、品質が極めて安定したものと
なる。したがって大量の製品が生産され、かつ品質の安
定性に厳しい分野、例えば車輌用アウターハンドルなど
の高い疲労強度が要求される分野、ノートパソコンのハ
ウジングなどの高い耐衝撃性が要求される分野、並びに
カメラ部品などの高い寸法精度および強度の要求される
分野における樹脂材料を製造するために極めて好適な製
造方法である。
るが、本発明はそれに限定されるものではない。尚、評
価としては以下の項目について実施した。
組成物を製造した際の1時間毎にサンプリングしたサン
プルの合計11点についてペレット中に含有される充填
剤の量を測定した。実施例1並びに比較例1および2に
ついてはTGA装置(TA Instruments社
製 Hi−Res TGA2950 Thermogr
avimetric Analyzer)を使用して、
サンプル量30mgを空気雰囲気下で室温から1分間に
20℃で500℃まで昇温し、炉内温度が500℃に達
してから1時間温度を維持後、燃焼および気化すること
なく残った残渣分を充填材含有量として算出した。実施
例2〜3および比較例3〜5についてはペレット3gを
ルツボに取り、600℃の電気炉で3時間加熱焼却後、
残渣分を充填材含有量として算出した。算出された充填
剤含有量についてその平均値、および標準偏差(σ)を
算出した。11点中の最大値および最小値と合わせて結
果を表3に示す。
混合した後、実施例1および2並びに比較例1〜4につ
いては120℃×5時間、実施例3および4並びに比較
例5ついては110℃×5時間乾燥した。乾燥後の各サ
ンプルを射出成形機(住友重機械工業社製;S480/
150(型締め圧力150ton))により、実施例1
並びに比較例1〜3はシリンダ温度300℃、金型温度
90℃で、実施例2並びに比較例4はシリンダ温度28
0℃、金型温度80℃で、実施例4および5並びに比較
例5はシリンダ温度270℃、金型温度70℃で、IS
O178に従った試験片を成形した。成形は全部で12
ショット行い、6〜10ショット目を試験片として採取
した。得られた試験片につきISO 178に従って曲
げ弾性率を測定した。測定は各時間のサンプル11点に
対してそれぞれにおいて5本ずつ行い、すべてのサンプ
ル(計55点)における平均値、標準偏差(σ)を算出
した。55点中の最大値および最小値と合わせて結果を
表3に示す。
いてペレット、並びに上記(2)の成形で得られた11
および12ショット目の成形品におけるMVR値の測定
を行った。測定はISO1133に準拠して行った。成
形品のサンプルはニッパーを用いてペレットのほぼ同じ
大きさまで切断して測定用サンプルとし、上記(2)の
場合と同様の条件で熱風乾燥して測定した。ペレットお
よび成形品における平均値と最大値、並びに各時間毎の
ペレットと成形品との差の最大値を求めた。結果を表3
に示す。次に各実施例におけるサンプルの製造について
説明する。尚、説明は下記に示す略号に基づいて行う。
−1、ST−1、およびCol−1を表1記載の割合と
なるようにナウターミキサーで均一に混合した。かかる
混合物は自動供給機により、計量器付きスクリュー式フ
ィーダー(クボタ社製2軸スクリュー式カセットウェイ
ングフィーダーNT−CWF(型式:CE−T−II、
アジテーター:縦式標準))に投入され、かかるフィー
ダーより押出機の第1供給口に表1記載の割合となるよ
う所定量が供給された。また自動供給機はフィーダーの
ホッパー全容量に対して約30重量%となった時点で約
90重量%まで原料を供給するように設定された。一方
本発明の原料BであるところのCFは、計量器付きスク
リュー式フィーダー(クボタ社製2軸スクリュー式カセ
ットウェイングフィーダーワイドレンジCWF(型式:
CE−W−I))を使用し、表1に記載の割合となるよ
う押出機の第2供給口に接続されたサイドフィーダーに
供給した。更に本発明の原料CであるところのPC−4
は、計量器付きバイブレーター式フィーダー(クボタ社
製振動式カセットウェイングフィーダーCWF(型式:
CE−F−I)を使用し、CFと同じく表1に記載の割
合となるよう押出機の第2供給口に接続されたサイドフ
ィーダーに供給した。各カセットウェイングフィーダー
には重量式定量供給制御装置(クボタ社製:KF−C8
8コントローラ)に接続し、供給量を設定した。押出機
にはベント付き2軸押出機(日本製鋼所製:TEX44
HCT−31.5AW―2V)を使用した。押出条件と
してシリンダー温度290℃、スクリュー回転数150
rpm、ベント吸引あり(3kPa)、吐出量100k
g/時の条件により押出を行った。ストランドをバス冷
却の後、ペレタイザーによりペレットを得た。尚、第1
供給口と第2供給口の間に第1の混練ゾーンがあり、サ
イドフィーダー上部のバレルには開放孔を設け、更に第
2供給口以降に第2の混練ゾーンを設けた。第2の混練
ゾーンはすべて45°位相(正方向)の5枚1組のセグ
メントによるものであった。かかる混練ゾーン後に脱気
ベントを設ける構成であった。押出は押出開始から数分
間ストランド化することなく押出機中のパージ処理を行
い、その後約10時間上記の如くストランド化してペレ
ットを得た。ペレット製造時からサンプリングを行い、
以後1時間ごとに計11点のサンプリングを行った。
あるところのPC−4を使用せず、その分の芳香族ポリ
カーボネート樹脂をPC−1として第1供給口から供給
した以外は実施例1と同様に製造した。
あるところのPC−4に代えてPC−5とした以外は実
施例1と同様に製造した。
あるところのCFに代えてCS(本発明の式(1)を満
足しない充填剤)を使用した以外は比較例1同様に製造
した。
更した以外同様に製造した。すなわち、原料Aとして
表2記載の割合からなるPC−3、IM−1、PTFE
−1、WAX、ST−2、およびCol−2の混合物を
使用した。原料BとしてWSN−1を使用した。原
料CとしてPBTおよびPETを使用した。尚、PBT
およびPETはそれぞれホッパードライヤーにより乾燥
し水分率を0.02重量%とし、また供給は2つの計量
器付きバイブレーター式フィーダーを用いて独立に供給
した。押出機のシリンダー温度を280℃、ベント吸
引度を50kPaとした。第1供給口と第2供給口と
の間の混練ゾーン、および第2供給口の間に脱気ベント
を更に設け、3kPaの真空度で吸引した。
CのPBTおよびPETを使用せず、その分をPBT/
PETの混合物として第1供給口から供給した以外は実
施例2と同様に製造した。
更した以外同様に製造した。すなわち、原料Aとして
表2記載の割合からなるPC−2、IM−2、FR−
2、PTFE−2、WAX、ST−3、およびCol−
3の混合物を使用した。原料BとしてWSN−2を使
用した。原料CとしてABS−1を使用した。押出
機のシリンダー温度を260℃、ベント吸引度を3kP
aとした。
ABS−1を全て原料A中に混合した以外は実施例3と
同様に製造した。
容は下記のとおりである。 PC−1:粘度平均分子量22,500のビスフェノー
ルA型芳香族ポリカーボネート樹脂パウダー(帝人化成
製:パンライトL−1225WP) PC−2:粘度平均分子量19,700のビスフェノー
ルA型芳香族ポリカーボネート樹脂パウダー(帝人化成
製:パンライトL−1225WX) (iii)PC−3:粘度平均分子量25,000のビ
スフェノールA型芳香族ポリカーボネート樹脂パウダー
(帝人化成製:パンライトL−1250WQ) PC−4:カサ密度が0.78g/cm3および真密度
が1.20g/cm3である粘度平均分子量19,50
0のビスフェノールA型芳香族ポリカーボネート樹脂ペ
レット(帝人化成製:パンライトL−1225L) PC−5:カサ密度が0.56g/cm3および真密度
が1.20g/cm3である粘度平均分子量30,00
0のビスフェノールA型芳香族ポリカーボネート樹脂パ
ウダー(三養社製ノバレックス7030PJ)
3および真密度が1.02g/cm3である塊状重合法に
より製造されたABS樹脂ペレット(日本A&L社製:
サンタックUT−61) ABS−2:ABS樹脂パウダー(宇部サイコン社製:
UCLモディファイヤーレジンB601N)
び真密度が1.31g/cm3であるポリブチレンテレ
フタレート樹脂ペレット(帝人(株)製:TRB−H) PET:カサ密度が0.79g/cm3および真密度が
1.33g/cm3であるポリエチレンテレフタレート
樹脂ペレット(帝人(株)製:TR−8580H) PBT/PET:上記PBTおよびPETを5/1(重
量比)の割合で均一混合したペレット混合物
び真密度が1.77g/cm3である炭素繊維のチョッ
プドストランド(東邦テナックス社製:ベスファイトH
TA−C6−U) WSN−1:カサ密度が0.4g/cm3および真密度
が2.91g/cm3であるワラストナイト(ナイコミ
ネラルズ社製:NYGLOS4) WSN−2:カサ密度が0.4g/cm3および真密度
が2.91g/cm3であるワラストナイト(川鉄鉱業
社製:PH450) CS:カサ密度が0.81g/cm3および真密度が
2.54g/cm3であるガラス繊維のチョップドスト
ランド(日東紡績社製3PE937FB)
キサンゴム成分とポリアルキル(メタ)アクリレートゴ
ム成分との複合弾性体にメチルメタクリレートがグラフ
トしたグラフト共重合体、三菱レイヨン製:メタブレン
S−2001) IM−2:衝撃改質剤(2−エチルヘキシルアクリレー
ト・ブタジエン・メチルメタクリレート・スチレン多段
グラフト共重合体、呉羽化学工業製:HIA−15)
燃剤(パーフルオロn−ブタンスルホン酸カリウム、大
日本インキ工業社製;メガファックF−114P):1
0重量%とをスーパーミキサーで混合した予備混練物 FR−2:難燃剤(レゾルシノールビス(ジキシレニル
ホスフェート)、旭電化工業社製:アデカスタブFP−
500)
ル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンとアクリ
ロニトリル−スチレン共重合体との混合物、ジーイース
ペシャリティーケミカルズ社製:BLENDEX B4
49) PTFE−2:上記PC−2:97.5重量%と燃焼時
のドリップ防止剤(フィブリル形成能を有するポリテト
ラフルオロエチレン、ダイキン工業社製:ポリフロンM
PA FA500):2.5重量%との予備混合物
イン酸とα−オレフィンとの共重合体、三菱化学社製:
ダイヤカルナPA30M) SL:離型剤(グリセリンの飽和脂肪酸トリエステル、
および高級アルコールと飽和脂肪酸とのエステルの混合
物、理研ビタミン社製:リケマールSL−900)
スフェート系安定剤(大八化学工業社製:TMP):1
0重量%とをスーパーミキサーで混合した予備混練物 ST−2:上記PC−3:89重量%、ホスファイト系
安定剤(旭電化工業社製;アデカスタブPEP−8):
10重量%、およびホスフェート系安定剤(大八化学工
業社製:TMP):1重量%とをスーパーミキサーで混
合した予備混練物 ST−3:上記PC−2:87.5重量%、安定剤(旭
電化工業社製;アデカスタブAO−18):7.5重量
%、およびホスフェート系安定剤(大八化学工業社製:
TMP):5重量%とをスーパーミキサーで混合した予
備混練物
の芳香族ポリカーボネート樹脂70重量%、カーボンブ
ラック(三菱化学社製:カーボンブラックMA−10
0)20重量%、およびポリエチレンワックス(三井化
学社製:ハイワックス#405MP)10重量%とを溶
融混練してなるカーボンブラックマスターペレット Col−2:下記〜の染料、顔料、およびPC−3
とをスーパーミキサーで均一に混合したドライカラーマ
スター混合物。重量%はCol−2の全量100重量%
に対する割合を示す。 PC−3:74.875重量%、酸化チタン(タイ
オキサイドジャパン社製:Tioxide R−TC3
0):25重量%、カーボンブラック(三菱化学社
製:カーボンブラック#970):0.125重量% Col−3:下記〜の染料、顔料、およびPC−2
とをスーパーミキサーで均一に混合したドライカラーマ
スター混合物。重量%はCol−3の全量100重量%
に対する割合を示す。PC−2:65.6067重量
%、酸化チタン(タイオキサイドジャパン社製:Ti
oxide R−TC30):33.3333重量%、
カーボンブラック(三菱化学社製:カーボンブラック
#970):0.6933重量%、黄色染料(有本化
学工業社製、プラストイエロー8010):0.200
0重量%、赤色染料(有本化学工業社製、プラストレ
ッド8360):0.1667重量%
ら明らかなように、カサ密度の低い繊維状または針状の
充填材をサイドフィーダーから供給する場合には、熱可
塑性樹脂組成物の一部ペレットを同時にサイドフィーダ
ーから供給した場合には、充填材含有量のバラツキが小
さい強化熱可塑性樹脂組成物を得ることが可能となる
が、カサ密度の低い繊維状または針状の充填材をサイド
フィーダーから単独で供給する場合には、樹脂組成物中
の充填材の含有量にバラツキが生じ成形品の強度、剛性
および寸法精度等のバラツキが大きくなる。特に薄肉な
部品や微小な部品を製造する場合において効果が大き
い。
繊維状または針状の充填材を含有する熱可塑性樹脂組成
物を製造すれば、充填材含有量のバラツキが小さい強化
熱可塑性樹脂組成物を得ることが可能となる。この強化
熱可塑性樹脂組成物用いて生産した最終的な強化熱可塑
性樹脂成形物は、剛性、強度および寸法精度に優れ、電
気電子部品、機械部品、OA部品、自動車部品、医療部
品等幅広い用途に使用可能である。
Claims (6)
- 【請求項1】 カサ高い原材料と熱可塑性樹脂とを押出
機を用いて溶融混練して熱可塑性樹脂組成物を製造する
方法であって、該押出機は供給口を2箇所以上有し、そ
の最上流である第1の供給口に熱可塑性樹脂を含む原材
料(原料A)を供給して溶融し、該第1の供給口より下
流側の一の供給口に下記式(1)を満足するカサ高い原
材料(原料B)と下記式(2)を満足する他の原材料
(原料C)とを同時に供給して、原料Aの溶融物と溶融
混練することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方
法。 0.1≦(bx/by)<0.3 (1) 0.5≦(cx/cy)≦1 (2) (ここで、bxは原料Bのカサ密度(g/cm3)、b
yは原料Bの真密度(g/cm3)、cxは原料Cのカ
サ密度(g/cm3)、cyは原料Cの真密度(g/c
m3)を表す) - 【請求項2】 上記原料Bおよび原料Cの押出機への供
給は、下記式(3)を満足するものである請求項1に記
載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。 bs/(bs+cs)≦0.9 (3) (ここで、bsは原料Bの押出機供給口への供給速度
(kg/h)、csは原料Cの押出機供給口への供給速
度(kg/h)を表す) - 【請求項3】 上記熱可塑性樹脂組成物は、該組成物1
00重量%中、原料Aをその成分として30〜98.5
重量%、原料Bをその成分として0.5〜50重量%、
および原料Cをその成分として1〜50重量%含むもの
である請求項1または2のいずれかに記載の熱可塑性樹
脂組成物の製造方法。 - 【請求項4】 上記原料Bはワラストナイトである請求
項1〜3のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の
製造方法。 - 【請求項5】 上記原料Cは熱可塑性樹脂のペレットで
ある請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂
組成物の製造方法。 - 【請求項6】 上記原料Aは芳香族ポリカーボネート樹
脂を主体とするものであり、原料Bはワラストナイトで
あり、更に原料Cは芳香族ポリエステル樹脂のペレット
である請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱可塑性樹
脂組成物の製造方法。
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