JP2005096123A - 押出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、互いに融点の異なるＨＤＰＥ原料とＰＡ原料をスクリュ式混練押出機とダイプレートに分けて溶融させることによりバリア性を有するシートを成形することを目的とする。
【解決手段】本発明による押出成形方法は、スクリュ式混練押出機(1)、ダイプレート(2)および成形ダイ(3)により構成される押出成形装置(20)を用い、ＨＤＰＥ原料(6)とＰＡ原料(7)とを混合した混合原料を、スクリュ式混練押出機(1)においてＨＤＰＥ原料のみを溶融する混練度の低い混練溶融を行い、スクリュ式混練押出機(1)の下流のダイプレート(2)においてミキシングデバイス(4)により混練すると共に徐々に加熱してＰＡ原料(7)を溶融し、成形ダイ(3)の先端よりシート状に押出す方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、押出成形方法に関し、特に、互いに融点が異なるＨＤＰＥ原料とＰＡ原料を完全に混練溶融して押出すための新規な改良に関する。

シート状あるいはフィルム状（以下において「シート」と記述する。）に押出成形された合成樹脂材料である高密度ポリエチレン（以下において「ＨＤＰＥ」と記述する。）のシートは、単一の材料では水、油等の液体に対する非透過性が無い。安価な材料であるＨＤＰＥに非透過性をもたせるため、従来、非透過性を有する同じく合成樹脂材料としてのナイロンであるポリアミド（以下において「ＰＡ」と記述する。）を加えて成形することが行われている。

図５において、符号１で示されるものはスクリュ式混練押出機であり、このスクリュ式混練押出機１はシリンダ１１を有すると共に、このスクリュ式混練押出機１にはダイプレート２を介してＴダイ３が接続され、前述のスクリュ式混練押出機１、ダイプレート２及びＴダイ３により押出成形装置２０が構成されている。

以上のように構成された押出成形装置２０において、ＨＤＰＥ原料とＰＡ原料との混合原料がシリンダ１１内へ供給され、シリンダ１１の加熱とスクリュ１３の混練作用とにより混練溶融されながら、スクリュ１３の輸送作用により順次先端方向へ流動し、先端からダイプレート２を経てＴダイ３からシート状に押出される。なお、シリンダ１１、ダイプレート２およびＴダイ３は、図示しない周知の加熱装置により加熱され、混合原料の溶融状態が維持されている。

また、複数の原料を混合するために、ダイプレート内にミキシングデバイスを用いることは、特許文献１及び２に開示されているが、従来、ＨＤＰＥ原料及びＰＡ原料の混合には採用されていなかった。

特開平５-４２５７８号公報 実開昭５８−６９４１５号公報

従来のＨＤＰＥとＰＡとの混合原料による押出成形方法は以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。すなわち、スクリュ式混練押出機における混練溶融において、出来るだけ大きな粒子のＰＡ原料を残そうとして混練度を低くすると、ＰＡ原料が周辺部に偏る。その結果、スクリュ式混練押出機から押出されてダイプレートを流動する混合原料は、図６に示すように、円形断面の周辺部にＰＡ原料が偏って分布する。このような混合原料がＴダイへ流入すると、押出成形されたシートは、図７に示すようにＰＡ原料が疎らに分布し、バリア性としての非透過性が得られない。また、混練度を高めすぎると、図８のように、ＰＡ原料が分散されすぎ、バリア性が得られなくなる。

本発明による押出成形方法は、スクリュ式混練押出機、ダイプレートおよび成形ダイからなり、前記ダイプレートにミキシングデバイスを有する押出成形装置を用い、ＨＤＰＥ原料とＰＡ原料とを混合した混合原料を前記スクリュ式混練押出機に供給し、前記スクリュ式混練押出機で前記ＨＤＰＥ原料のみの溶融混練を行い、その後、前記スクリュ式混練押出機よりも温度が高い状態の前記ダイプレート内で前記ＰＡ原料が溶融され、溶融状態の前記混合原料が前記ミキシングデバイスを経て前記成形ダイの先端より押出される方法であり、また、前記ＰＡ原料は、前記ダイプレートの後段において溶融される方法である。

本発明による押出成形方法は以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、スクリュ式混練押出機において、ＨＤＰＥ原料のみが溶融し、ＰＡ原料はペレット状の大きな粒子のまま未溶融状態で混練され、ダイプレートにおいて、ミキシングデバイスにより、溶融状態のＨＤＰＥ原料と未溶融ペレット状態のＰＡ原料とが均一に混合され、ＰＡ原料が溶融状態に加熱される。
従って、Ｔダイの先端から押出されたシートは、ＰＡ原料が溶融して薄いフィルム状に大きく広がった状態で母材（ＨＤＰＥ原料）中に均一かつ多層に混入した状態となり、液体に対する非透過（バリア）性を発揮することができる。

本発明は、融点が異なるＨＤＰＥ原料とＰＡ原料を溶融混練し、ミキシングデバイスを介して成形ダイに送り、バリア性を良好に有するシート等を作ることを目的とする。

以下、図面と共に本発明による押出成形方法の好適な実施の形態について説明する。
図１において、符号１で示されるものはスクリュ式混練押出機であり、このスクリュ式混練押出機１はシリンダ１１とスクリュ１３により構成されている。シリンダ１１は図示しない加熱装置により温度制御可能に構成されている。前記スクリュ式混練押出機１の下流端にはダイプレート２を介してＴダイ（成形ダイ）３が連結されている。このダイプレート２の内孔２ａには静止型のミキシングデバイス４が挿入され、前記ダイプレート２および前記成形ダイ３は、図示しない加熱装置により内孔２ａ、流路３ａおよびスリット３ｂの内壁面が温度制御可能に構成されている。

前記ミキシングデバイス４は、通称スタティックミキサと呼ばれる周知の装置であり、長方形の板が捩られた形状で複数個連結して構成されている。捩れの方向により右巻きに捩られた右部材と左巻きに捩られた左部材とが設けられている。

以上のように構成された押出成形装置２０において、ＨＤＰＥ原料６とＰＡ原料７との混合原料による押出成形は以下のように行われる。図示しない加熱装置によりシリンダ１１、ダイプレート２および成形ダイ３の各内壁面がそれぞれ所定の温度になるように加熱制御され、図示しない駆動装置によりスクリュ１３が回転駆動されている状態で、粉粒体状あるいはペレット状のＨＤＰＥ原料６とペレット状のＰＡ原料７とを混合した混合原料をシリンダ１１内に供給する。この混合原料は、混合溶融されつつ、スクリュ１３の輸送作用により順次先端方向へ流動し、先端からダイプレート２の内孔２ａへ押出される。このダイプレート２の内孔２ａへ押出された混合原料は周知のように、内孔２ａ内に挿入されたミキシングデバイス４の間を流動し成形ダイ３の流路３ａへ押出される。成形ダイ３の流路３ａへ押出された混合原料は流路３ａの横幅方向へ広がってシート状に押出される。

しかしながら、以上の押出成形において、前記混合原料は、スクリュ式混練押出機１では、シリンダ１１の内壁面温度とスクリュ１３の構成および回転数とが混練度を低くするように図示しない制御部により設定・制御されていることにより、融点の低いＨＤＰＥ原料６のみが先に混練溶融されると共にペレット状でＨＤＰＥ原料６よりも融点の高いＰＡ原料７が破砕されず未溶融状態でダイプレート２内へ押出される。ダイプレート２では、ＰＡ原料７がダイプレート２の下流端付近で溶融温度に加熱されるように、ダイプレート２の内壁面温度が設定され、加熱される。成形ダイ３では、内壁面温度がＰＡ原料７の溶融温度以上に設定され、流路３ａにおいて横幅方向へ広がると共に先端方向へ流動して徐々に厚みを薄くする（圧縮する）ことにより、ペレット形状で溶融状態のＰＡ原料７が押し潰されて薄いフィルム状になり、シート３０の面方向へ二次元的に広がる。成形ダイ３のスリット３ｂを通過し押出されたシート３０は、図３に示すように、シート３０の幅方向断面の全幅において、フィルム状に大きく広がったＰＡ原料７が均一に、また多層に分布している。

以上の記述における成形ダイ３はシート成形ダイあるいはフィルム成形ダイを代表的に表わしたものであり、また、Ｔ字型に限定されるものではなく、Ｌ字型等その他の形状のシート成形ダイあるいはフィルム成形ダイでも良い。

次に、本出願人が行った実施例について説明する。
ＨＤＰＥ原料６に２０重量％の割合でペレット状ＰＡ原料７を加えた混合原料により、図１に示すミキシングデバイス４を装備した押出成形装置と図５に示すミキシングデバイス４を装備しない押出成形装置において、シート押出成形による比較運転を行った。評価は、(１）成形ダイ３から押出された直後のシート製品の温度のバラツキの計測、(２)シート３０の切断面におけるＰＡ原料７の分布の観察、により行った。ＰＡ原料７の分布の観察は、ヨウ素液によりＰＡ原料を着色して行った。
(１)温度のバラツキの計測結果を以下に示す。
図１の装置：２０７±１℃（本発明）
図５の装置：２０９±４℃（従来例）
すなわち、ミキシングデバイス４を装備した場合の温度のバラツキが小さいことは押出された製品がより均一な材料であることを示しており、ミキシングデバイス４を装備しない場合はバラツキが大きく、製品がより不均一な材料であることを示している。
(２)シート３０の断面におけるＰＡ原料７の分布の観察結果は、ミキシングデバイス４を装備した場合を図３、ミキシングデバイス４を装備しない場合を図７に示す。
両図から明らかなように、ミキシングデバイス４を装備した場合はシート３０の全幅においてＰＡ原料７が均一に分布し、ミキシングデバイス４を装備しない場合はシート３０の全幅においてＰＡ原料７が不均一に（幅の両端部分に偏って）分布している。

本発明による押出成形方法を実施するための押出成形装置を示す断面図である。 図１のダイプレート終端の溶融混合原料の断面図である。 本発明の押出成形方法により押出成形されたシートあるいはフィルムの押出方向に直交して切断された断面図である。 混合原料が理想的に押出成形されたシートあるいはフィルムの断面のイメージ図である。 従来の押出成形方法を実施するためのシートあるいはフィルム押出成形装置を示す断面図である。 図５のダイプレート終端の溶融混合原料の断面図である。 従来の押出成形方法により押出成形されたシートあるいはフィルムの押出方向に直交して切断された断面図である。 スクリュ式混練押出機における混練度が高い場合の押出成形されたシートあるいはフィルムの断面のイメージ図である。

符号の説明

１ スクリュ式混練押出機
２ ダイプレート
２ａ 内孔
３ Ｔダイ
３ａ 流路
３ｂ スリット
４ ミキシングデバイス
６ ＨＤＰＥ原料
７ ＰＡ原料
１１ シリンダ
１１ａ 内孔
１２ ホッパ
１３ スクリュ
２０ 押出成形装置
３０ シート

Claims (2)

1. スクリュ式混練押出機(1)、ダイプレート(2)および成形ダイ(3)からなり、前記ダイプレート(2)にミキシングデバイス(4)を有する押出成形装置を用い、ＨＤＰＥ原料とＰＡ原料とを混合した混合原料を前記スクリュ式混練押出機(1)に供給し、前記スクリュ式混練押出機(1)で前記ＨＤＰＥ原料のみの溶融混練を行い、その後、前記スクリュ式混練押出機(1)よりも温度が高い状態の前記ダイプレート(2)内で前記ＰＡ原料が溶融され、溶融状態の前記混合原料が前記ミキシングデバイスを経て前記成形ダイ(3)の先端より押出されることを特徴とする押出成形方法。
2. 前記ＰＡ原料(7)は、前記ダイプレート(2)の後段において溶融されることを特徴とする請求項１記載の押出成形方法。

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