JP3361368B2 - 熱可塑性樹脂と添加物の混合方法および混合装置 - Google Patents
熱可塑性樹脂と添加物の混合方法および混合装置Info
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29B7/88—Adding charges, i.e. additives
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
- B01F23/47—Mixing liquids with liquids; Emulsifying involving high-viscosity liquids, e.g. asphalt
- B01F23/471—Mixing liquids with liquids; Emulsifying involving high-viscosity liquids, e.g. asphalt using a very viscous liquid and a liquid of low viscosity
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
- B01F25/51—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle in which the mixture is circulated through a set of tubes, e.g. with gradual introduction of a component into the circulating flow
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- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/74—Mixing; Kneading using other mixers or combinations of mixers, e.g. of dissimilar mixers ; Plant
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- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂と添加物
を混合する方法およびその装置に関するものである。さ
らに詳しくは、粘度差の大きい熱可塑性樹脂溶融物と液
状添加物を効率良く均一に混合することにより、添加物
の混合不良に起因する問題の発生を防止し、高品質の熱
可塑性樹脂組成物を効率良く且つ安定に製造する方法お
よびその装置に関するものである。
を混合する方法およびその装置に関するものである。さ
らに詳しくは、粘度差の大きい熱可塑性樹脂溶融物と液
状添加物を効率良く均一に混合することにより、添加物
の混合不良に起因する問題の発生を防止し、高品質の熱
可塑性樹脂組成物を効率良く且つ安定に製造する方法お
よびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱可塑性樹脂の成形加工は、射出成形、
ブロー成形、押出成形、カレンダー成形などによって行
われているのが一般的であるが、この場合、樹脂の滑性
が、射出成形およびブロー成形では金型離型性に、押出
成形ではダイの滑り性に、カレンダー成形ではロールの
剥離性にそれぞれ影響を及ぼすので重要である。例え
ば、射出成形においては樹脂の滑性が低いと金型との離
型時に成形品が割れたり金型から離れず１回の型開き毎
に成形機を停止させねばならないという欠点を有し、成
形時の生産性、作業性が阻害されることになる。このた
め一般に、これらの欠点を改良するために熱可塑性樹脂
中に滑剤を添加、混合する方法がとられている。
ブロー成形、押出成形、カレンダー成形などによって行
われているのが一般的であるが、この場合、樹脂の滑性
が、射出成形およびブロー成形では金型離型性に、押出
成形ではダイの滑り性に、カレンダー成形ではロールの
剥離性にそれぞれ影響を及ぼすので重要である。例え
ば、射出成形においては樹脂の滑性が低いと金型との離
型時に成形品が割れたり金型から離れず１回の型開き毎
に成形機を停止させねばならないという欠点を有し、成
形時の生産性、作業性が阻害されることになる。このた
め一般に、これらの欠点を改良するために熱可塑性樹脂
中に滑剤を添加、混合する方法がとられている。
【０００３】これらの熱可塑性樹脂と滑剤は加熱溶融さ
れ、液体の状態で混合されるが、滑剤の添加比率は通常
１００〜２，０００ｐｐｍと非常に小さく、また熱可塑
性樹脂溶融物と液状添加物の粘度比は１００，０００：
１を越えるので、このように粘度比の大きいものを極少
量混合することは相当のエネルギーを必要とする。しか
し、この滑剤の混合が不均一であると、十分な滑性を得
ることができず、前記の離型時の割れのような問題が発
生したり、造粒時にストランドが切れ、安定した操業が
不可能となることがある。さらに、ポリスチレン樹脂や
ポリメタクリル酸メチル樹脂などの透明な熱可塑性樹脂
では白濁を生じ、著しく外観を損なうこともある。
れ、液体の状態で混合されるが、滑剤の添加比率は通常
１００〜２，０００ｐｐｍと非常に小さく、また熱可塑
性樹脂溶融物と液状添加物の粘度比は１００，０００：
１を越えるので、このように粘度比の大きいものを極少
量混合することは相当のエネルギーを必要とする。しか
し、この滑剤の混合が不均一であると、十分な滑性を得
ることができず、前記の離型時の割れのような問題が発
生したり、造粒時にストランドが切れ、安定した操業が
不可能となることがある。さらに、ポリスチレン樹脂や
ポリメタクリル酸メチル樹脂などの透明な熱可塑性樹脂
では白濁を生じ、著しく外観を損なうこともある。
【０００４】熱可塑性樹脂中には滑剤以外にも、目的と
する機能を付与するために各種の添加物が添加されるこ
とが多い。例えば、熱可塑性樹脂中に脂肪族炭化水素を
添加すれば流動性を向上させることができ、アルキルベ
ンゾトリアゾール類を添加すれば紫外線吸収剤として作
用する。さらに、ゴム変成ポリスチレン樹脂にポリジメ
チルシロキサンに代表されるようなポリ有機シロキサン
類を添加すれば耐磨耗性を向上させたり、衝撃強度を向
上させたりすることができる。このように、熱可塑性樹
脂に添加する添加物の種類は多岐に亘り、また、これら
の添加物は複合して使用されることも多いが滑剤の場合
と同様に混合が十分でないと機能の発現も十分でなく、
外観を損ねたり運転上様々な不具合を生じることがあ
る。
する機能を付与するために各種の添加物が添加されるこ
とが多い。例えば、熱可塑性樹脂中に脂肪族炭化水素を
添加すれば流動性を向上させることができ、アルキルベ
ンゾトリアゾール類を添加すれば紫外線吸収剤として作
用する。さらに、ゴム変成ポリスチレン樹脂にポリジメ
チルシロキサンに代表されるようなポリ有機シロキサン
類を添加すれば耐磨耗性を向上させたり、衝撃強度を向
上させたりすることができる。このように、熱可塑性樹
脂に添加する添加物の種類は多岐に亘り、また、これら
の添加物は複合して使用されることも多いが滑剤の場合
と同様に混合が十分でないと機能の発現も十分でなく、
外観を損ねたり運転上様々な不具合を生じることがあ
る。
【０００５】熱可塑性樹脂にこれらの添加物を添加させ
る方法としては、一般に次の３つの方法がとられてい
る。 熱可塑性樹脂を重合開始前または重合途中に添加す
る重合装置内での混合 単軸または二軸押出機での混合 スタティックミキサーでの混合
る方法としては、一般に次の３つの方法がとられてい
る。 熱可塑性樹脂を重合開始前または重合途中に添加す
る重合装置内での混合 単軸または二軸押出機での混合 スタティックミキサーでの混合
【０００６】の重合開始前または重合途中に添加する
方法では添加物が樹脂中に均一に混合されることが多い
が、未反応モノマーや溶剤を脱揮させる際に添加物の一
部が未反応モノマーや溶剤と一緒に蒸発し、樹脂中の歩
留りが悪くなるという欠点を有する。また、添加物の種
類によっては重合反応そのものを阻害するものもある。
方法では添加物が樹脂中に均一に混合されることが多い
が、未反応モノマーや溶剤を脱揮させる際に添加物の一
部が未反応モノマーや溶剤と一緒に蒸発し、樹脂中の歩
留りが悪くなるという欠点を有する。また、添加物の種
類によっては重合反応そのものを阻害するものもある。
【０００７】の押出機を用いる方法では、押出機その
ものが高価であり、また混合に要するエネルギーもかな
り大きい。
ものが高価であり、また混合に要するエネルギーもかな
り大きい。
【０００８】のスタティックミキサーを用いる方法で
は、エネルギー的にはの方法より有利であるが、十分
な混合を得るためには、例えばスルーザー社のＳＭＸ型
スタティックミキサーを用いた場合、後述するように２
０エレメント以下では不十分であり、エレメント数が多
くなって相当大きな圧力損失が発生し、大型の圧力発生
装置が必要となる。また、混合器そのものの長さが非常
に長くなるために混合器の単価も高価なものとなり且つ
設置のために大きな空間が必要となる。
は、エネルギー的にはの方法より有利であるが、十分
な混合を得るためには、例えばスルーザー社のＳＭＸ型
スタティックミキサーを用いた場合、後述するように２
０エレメント以下では不十分であり、エレメント数が多
くなって相当大きな圧力損失が発生し、大型の圧力発生
装置が必要となる。また、混合器そのものの長さが非常
に長くなるために混合器の単価も高価なものとなり且つ
設置のために大きな空間が必要となる。
【０００９】なお、スタティックミキサーについては
「はぎ原新吾監修、”静止型混合機”ｐ．155 ，（１９
８１）日刊工業新聞社」に記載されているように、二種
の原液の混合比および粘度比の大きいものに対しては主
流のスタティックミキサーの上流側で一部を分流させて
別のスタティックミキサーで予備混合する方法が提案さ
れているが、この場合の粘度比はたかだか１０，００
０：１であり、本発明で目的にしているような１００，
０００：１以上の高い粘度比の混合に対してはその効果
は十分でない。この対策として熱可塑性樹脂溶融物の温
度を上げることが考えられるが、樹脂の分解や変色の問
題が発生する懸念がある。
「はぎ原新吾監修、”静止型混合機”ｐ．155 ，（１９
８１）日刊工業新聞社」に記載されているように、二種
の原液の混合比および粘度比の大きいものに対しては主
流のスタティックミキサーの上流側で一部を分流させて
別のスタティックミキサーで予備混合する方法が提案さ
れているが、この場合の粘度比はたかだか１０，００
０：１であり、本発明で目的にしているような１００，
０００：１以上の高い粘度比の混合に対してはその効果
は十分でない。この対策として熱可塑性樹脂溶融物の温
度を上げることが考えられるが、樹脂の分解や変色の問
題が発生する懸念がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、製品
の外観の低下、製品強度の低下、造粒時のストランド切
れ等、添加物の混合不良に起因する様々な問題の発生を
防止し、歩留り良く、十分に混合された混合物を経済的
に得ることができる混合方法および混合装置を提供しよ
うとするものである。
の外観の低下、製品強度の低下、造粒時のストランド切
れ等、添加物の混合不良に起因する様々な問題の発生を
防止し、歩留り良く、十分に混合された混合物を経済的
に得ることができる混合方法および混合装置を提供しよ
うとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決するために鋭意検討した結果、スタティックミキ
サーを使用して混合を行う方法において、熱可塑性樹脂
溶融物の粘度低減、可塑化、液状添加物溶解度係数への
接近などの効果を考慮することにより本目的を達成する
に至った。
を解決するために鋭意検討した結果、スタティックミキ
サーを使用して混合を行う方法において、熱可塑性樹脂
溶融物の粘度低減、可塑化、液状添加物溶解度係数への
接近などの効果を考慮することにより本目的を達成する
に至った。
【００１２】すなわち本発明は、熱可塑性樹脂と添加物
をスタティックミキサーを通して混合する方法におい
て、熱可塑性樹脂溶融物の主流配管に設置したスタティ
ックミキサーＡの下流側から主流の一部を分流として取
り出し、該分流と液状添加物を分流配管に設置したスタ
ティックミキサーＢを通して混合し、これをスタティッ
クミキサーＡの上流側の主流に戻し、スタティックミキ
サーＡを通すことを特徴とする熱可塑性樹脂と添加物の
混合方法である。また本発明は熱可塑性樹脂溶融物の粘
度および液状添加物の粘度をそれぞれＶ１（ｃｐ）、Ｖ
２（ｃｐ）とするとき、その粘度比が下記の数式６の関
係にあり、熱可塑性樹脂溶融物の主流流量をＦ１( ｍ3/
hr) 、分流流量をＦ２( ｍ3/hr) 、液状添加物の流量を
Ｆ３( ｍ3/hr) とするとき、その流量比が下記の数式７
および数式８の関係にあることを特徴とする上記の熱可
塑性樹脂と添加物の混合方法である。
をスタティックミキサーを通して混合する方法におい
て、熱可塑性樹脂溶融物の主流配管に設置したスタティ
ックミキサーＡの下流側から主流の一部を分流として取
り出し、該分流と液状添加物を分流配管に設置したスタ
ティックミキサーＢを通して混合し、これをスタティッ
クミキサーＡの上流側の主流に戻し、スタティックミキ
サーＡを通すことを特徴とする熱可塑性樹脂と添加物の
混合方法である。また本発明は熱可塑性樹脂溶融物の粘
度および液状添加物の粘度をそれぞれＶ１（ｃｐ）、Ｖ
２（ｃｐ）とするとき、その粘度比が下記の数式６の関
係にあり、熱可塑性樹脂溶融物の主流流量をＦ１( ｍ3/
hr) 、分流流量をＦ２( ｍ3/hr) 、液状添加物の流量を
Ｆ３( ｍ3/hr) とするとき、その流量比が下記の数式７
および数式８の関係にあることを特徴とする上記の熱可
塑性樹脂と添加物の混合方法である。
【００１３】
【数６】
【００１４】
【数７】
【００１５】
【数８】
【００１６】さらに本発明は、熱可塑性樹脂溶融物の主
流配管に設置したスタティックミキサーＡの下流側に分
流配管を有し、該分流配管に設置したスタティックミキ
サーＢの上流側に液状添加物配管を有し、スタティック
ミキサーＢの下流側配管がスタティックミキサーＡの上
流側に接続されていることを特徴とする熱可塑性樹脂と
添加物の混合装置であり、また、スタティックミキサー
Ａの内径をＤ１( ｍ)、スタティックミキサーＢの内径
をＤ２( ｍ) 、スタティックミキサーＡの内部を流れる
流量をＦ４( ｍ3/hr) 、スタティックミキサーＢの内部
を流れる流量をＦ５( ｍ3/hr) とするとき、そのスタテ
ィックミキサーの径と流量が下記の数式９および数式１
０の関係にあることを特徴とする上記の熱可塑性樹脂と
添加物の混合装置である。
流配管に設置したスタティックミキサーＡの下流側に分
流配管を有し、該分流配管に設置したスタティックミキ
サーＢの上流側に液状添加物配管を有し、スタティック
ミキサーＢの下流側配管がスタティックミキサーＡの上
流側に接続されていることを特徴とする熱可塑性樹脂と
添加物の混合装置であり、また、スタティックミキサー
Ａの内径をＤ１( ｍ)、スタティックミキサーＢの内径
をＤ２( ｍ) 、スタティックミキサーＡの内部を流れる
流量をＦ４( ｍ3/hr) 、スタティックミキサーＢの内部
を流れる流量をＦ５( ｍ3/hr) とするとき、そのスタテ
ィックミキサーの径と流量が下記の数式９および数式１
０の関係にあることを特徴とする上記の熱可塑性樹脂と
添加物の混合装置である。
【００１７】
【数９】
【００１８】
【数１０】
【００１９】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
使用される熱可塑性樹脂としては、例えばエチレン樹
脂、プロピレン樹脂、ブテン−１樹脂、エチレン−プロ
ピレン共重合樹脂に代表されるオレフィン系樹脂や、ス
チレン樹脂、ゴム変成スチレン共重合樹脂、スチレン−
アクリロニトリル共重合樹脂、メタクリル酸メチル−ス
チレン共重合樹脂、アクリル酸−スチレン共重合樹脂、
アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂、
メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合樹
脂、アクリロニトリル−メタクリル酸メチル−ブタジエ
ン−スチレン共重合樹脂、スチレン−ブタジエンブロッ
ク共重合樹脂に代表されるスチレン系樹脂や、メタクリ
ル酸メチル樹脂、塩化ビニル樹脂またはその共重合樹脂
等が挙げられるが、ここに挙げたものに限定されるもの
ではない。
使用される熱可塑性樹脂としては、例えばエチレン樹
脂、プロピレン樹脂、ブテン−１樹脂、エチレン−プロ
ピレン共重合樹脂に代表されるオレフィン系樹脂や、ス
チレン樹脂、ゴム変成スチレン共重合樹脂、スチレン−
アクリロニトリル共重合樹脂、メタクリル酸メチル−ス
チレン共重合樹脂、アクリル酸−スチレン共重合樹脂、
アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂、
メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合樹
脂、アクリロニトリル−メタクリル酸メチル−ブタジエ
ン−スチレン共重合樹脂、スチレン−ブタジエンブロッ
ク共重合樹脂に代表されるスチレン系樹脂や、メタクリ
ル酸メチル樹脂、塩化ビニル樹脂またはその共重合樹脂
等が挙げられるが、ここに挙げたものに限定されるもの
ではない。
【００２０】次に本発明で用いられる添加物としては、
滑剤、可塑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、安定剤等の
いわゆる改質剤および、ここに記載したもの以外の目的
の添加剤も利用できる。しかし、改質剤の作用としては
２種以上の作用をもつことが多いため、複合使用によっ
てはその改質効果はさらに複雑となる。
滑剤、可塑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、安定剤等の
いわゆる改質剤および、ここに記載したもの以外の目的
の添加剤も利用できる。しかし、改質剤の作用としては
２種以上の作用をもつことが多いため、複合使用によっ
てはその改質効果はさらに複雑となる。
【００２１】ここで、その改質の目的にはとらわれずに
利用できる添加剤の具体例を示せば、脂肪族炭化水素、
高級脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪酸アミド、金属石
鹸、脂肪酸エステル類、ポリ有機シロキサン、アルキル
スルフォン酸塩類、脂肪酸のエチレンオキサイド付加
物、ヒンダードフェノール類、ベンゾトリアゾール化合
物などが挙げられるが、ここに挙げたものに限定される
ものではない。
利用できる添加剤の具体例を示せば、脂肪族炭化水素、
高級脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪酸アミド、金属石
鹸、脂肪酸エステル類、ポリ有機シロキサン、アルキル
スルフォン酸塩類、脂肪酸のエチレンオキサイド付加
物、ヒンダードフェノール類、ベンゾトリアゾール化合
物などが挙げられるが、ここに挙げたものに限定される
ものではない。
【００２２】本発明においては、これらの添加物は液状
であることが肝要であり、常温で液体のものはそのまま
用いることができるが、常温で固体状のものは加熱して
液状にする必要がある。固体状のままであれば、溶融し
た熱可塑性樹脂の連続流に連続的に供給することが困難
であり、また計量設備が大変高価なものとなる。常温で
固体のものを加熱して液状にする方法としては、例え
ば、加熱装置を備えた容器内に添加物を充填し、融点以
上に加熱することにより容易に実施できる。
であることが肝要であり、常温で液体のものはそのまま
用いることができるが、常温で固体状のものは加熱して
液状にする必要がある。固体状のままであれば、溶融し
た熱可塑性樹脂の連続流に連続的に供給することが困難
であり、また計量設備が大変高価なものとなる。常温で
固体のものを加熱して液状にする方法としては、例え
ば、加熱装置を備えた容器内に添加物を充填し、融点以
上に加熱することにより容易に実施できる。
【００２３】液状添加物の温度は液状を維持できる温度
であればよいが、好ましくは熱可塑性樹脂溶融物の温度
との差が１５０℃以内であり、さらに好ましくは１００
℃以内、最も好ましくは５０℃以内である。液状添加物
の温度が低すぎる場合はスタティックミキサーＢの入口
で熱可塑性樹脂溶融物の温度を下げてしまい粘度が上昇
して流動状態を悪くするおそれがある。また逆に液状添
加物の温度が高すぎれば熱可塑性樹脂の変色や分解が発
生するおそれがある。
であればよいが、好ましくは熱可塑性樹脂溶融物の温度
との差が１５０℃以内であり、さらに好ましくは１００
℃以内、最も好ましくは５０℃以内である。液状添加物
の温度が低すぎる場合はスタティックミキサーＢの入口
で熱可塑性樹脂溶融物の温度を下げてしまい粘度が上昇
して流動状態を悪くするおそれがある。また逆に液状添
加物の温度が高すぎれば熱可塑性樹脂の変色や分解が発
生するおそれがある。
【００２４】以下、図１を参考にして本発明を説明する
が、これにより本発明が限定されるものではない。
が、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２５】本発明において、添加物の使用量は熱可塑
性樹脂溶融物の主流Ｆ１の流量をＦ１( ｍ3/hr) とし、
液状添加物の流量をＦ３( ｍ3/hr) とした場合、（Ｆ３
／Ｆ１）の値は0.0001〜0.01、好ましくは0.0002〜0.00
5 、さらに好ましくは0.0005〜0.002 である。（Ｆ３／
Ｆ１）の値が0.0001以下の場合は、添加物の効果が発揮
されず、0.01以上の場合は熱可塑性樹脂中への混合が悪
くなって外観を損ねたり未混合の添加物がダイに付着す
るなどの不具合を生じる。
性樹脂溶融物の主流Ｆ１の流量をＦ１( ｍ3/hr) とし、
液状添加物の流量をＦ３( ｍ3/hr) とした場合、（Ｆ３
／Ｆ１）の値は0.0001〜0.01、好ましくは0.0002〜0.00
5 、さらに好ましくは0.0005〜0.002 である。（Ｆ３／
Ｆ１）の値が0.0001以下の場合は、添加物の効果が発揮
されず、0.01以上の場合は熱可塑性樹脂中への混合が悪
くなって外観を損ねたり未混合の添加物がダイに付着す
るなどの不具合を生じる。
【００２６】本発明で用いられるスタティックミキサー
の種類には特に限定はなく、例えば、ケニックス社製の
右捻りエレメントと左捻りエレメントを交互に、かつ直
列に配したもの、スルーザー社のＳＭＸスタティックミ
キサー、ＳＭＸＬスタティックミキサー、ＳＭＶスタテ
ィックミキサーおよびＳＭＲスタティックミキサー、東
レ社のハイミキサー、ルス社のスタティックミキサー、
コマックス社のスタティックミキサーなどが使用できる
が、混合に必要なエレメントの数および必要な圧力損失
を考慮すれば、スルーザー社のＳＭＸスタティックミキ
サーを使用するのが望ましい。また、スタティックミキ
サーＡおよびスタティックミキサーＢに用いられるもの
は同じ種類のものであっても、またはそれぞれ異なる種
類のものであってもよい。
の種類には特に限定はなく、例えば、ケニックス社製の
右捻りエレメントと左捻りエレメントを交互に、かつ直
列に配したもの、スルーザー社のＳＭＸスタティックミ
キサー、ＳＭＸＬスタティックミキサー、ＳＭＶスタテ
ィックミキサーおよびＳＭＲスタティックミキサー、東
レ社のハイミキサー、ルス社のスタティックミキサー、
コマックス社のスタティックミキサーなどが使用できる
が、混合に必要なエレメントの数および必要な圧力損失
を考慮すれば、スルーザー社のＳＭＸスタティックミキ
サーを使用するのが望ましい。また、スタティックミキ
サーＡおよびスタティックミキサーＢに用いられるもの
は同じ種類のものであっても、またはそれぞれ異なる種
類のものであってもよい。
【００２７】スタティックミキサーＡおよびスタティッ
クミキサーＢの形状は、一般的には滞留部等を考慮すれ
ば円筒状のものが望ましいがそれに限定されるものでは
ない。スタティックミキサーＡの内径Ｄ１（ｍ）は、そ
の中を流れる流体の流量Ｆ４( ｍ3/hr) に対して下記の
数式１１で表される範囲にあることが望ましい。
クミキサーＢの形状は、一般的には滞留部等を考慮すれ
ば円筒状のものが望ましいがそれに限定されるものでは
ない。スタティックミキサーＡの内径Ｄ１（ｍ）は、そ
の中を流れる流体の流量Ｆ４( ｍ3/hr) に対して下記の
数式１１で表される範囲にあることが望ましい。
【００２８】
【数１１】
【００２９】（Ｆ４／Ｄ１3 ）の値が50以下となるよう
な内径の場合には混合に必要なエレメントの数が非常に
多くなるために、ミキサーの単価も高価なものとなり、
且つ設置のために大きな空間を必要とするために経済的
でない。一方、逆に、（Ｆ４／Ｄ１2 ）の値が2000以上
となる内径の場合には圧力損失が非常に大きくなり、工
業的に実用的ではない。
な内径の場合には混合に必要なエレメントの数が非常に
多くなるために、ミキサーの単価も高価なものとなり、
且つ設置のために大きな空間を必要とするために経済的
でない。一方、逆に、（Ｆ４／Ｄ１2 ）の値が2000以上
となる内径の場合には圧力損失が非常に大きくなり、工
業的に実用的ではない。
【００３０】スタティックミキサーＢの内径Ｄ２（ｍ）
は、スタティックミキサーＡの場合に同様、ミキサーＢ
内を流れる流体の流量Ｆ５( ｍ3/hr) に対して下記の数
式１２で表される範囲にあることが望ましい。
は、スタティックミキサーＡの場合に同様、ミキサーＢ
内を流れる流体の流量Ｆ５( ｍ3/hr) に対して下記の数
式１２で表される範囲にあることが望ましい。
【００３１】
【数１２】
【００３２】本発明においては熱可塑性樹脂溶融物の主
流Ｆ１から分流Ｆ２を分岐させる場所は、スタティック
ミキサーＡの下流側であることが必要である。これはス
タティックミキサーＡの下流ではすでに添加物が混合さ
れており、従って分流が粘度低下や可塑化の状態にある
こと及び添加物溶解度係数に近づくこと等により混合が
より容易に起こるためと考えられる。また、Ｆ１とＦ２
の流量比（Ｆ２／Ｆ１）は、0.01〜0.3 、好ましくは0.
03〜0.2 、さらに好ましくは0.05〜0.15の範囲である。
（Ｆ２／Ｆ１）の値が0.01以下である場合は、Ｆ２をＦ
１から分流させて添加物と予備混合する効果が薄れ、結
果的にスタティックミキサーＡが長くなり好ましくな
い。一方、（Ｆ２／Ｆ１）の値が0.3 以上である場合に
はスタティックミキサーＢの必要長さが長くなって圧力
損失が大きくなり装置も大きくなる上に、Ｆ２の抜き出
しポンプが高価なものとなって好ましくない。
流Ｆ１から分流Ｆ２を分岐させる場所は、スタティック
ミキサーＡの下流側であることが必要である。これはス
タティックミキサーＡの下流ではすでに添加物が混合さ
れており、従って分流が粘度低下や可塑化の状態にある
こと及び添加物溶解度係数に近づくこと等により混合が
より容易に起こるためと考えられる。また、Ｆ１とＦ２
の流量比（Ｆ２／Ｆ１）は、0.01〜0.3 、好ましくは0.
03〜0.2 、さらに好ましくは0.05〜0.15の範囲である。
（Ｆ２／Ｆ１）の値が0.01以下である場合は、Ｆ２をＦ
１から分流させて添加物と予備混合する効果が薄れ、結
果的にスタティックミキサーＡが長くなり好ましくな
い。一方、（Ｆ２／Ｆ１）の値が0.3 以上である場合に
はスタティックミキサーＢの必要長さが長くなって圧力
損失が大きくなり装置も大きくなる上に、Ｆ２の抜き出
しポンプが高価なものとなって好ましくない。
【００３３】以上の通り本発明は、熱可塑性樹脂溶融物
とこれと粘度差の大きい液状添加物とを効率良く混合す
る方法および装置を提供するものであるが、本発明のよ
うに主流の一部をスタティックミキサーＡの下流側から
分流として取り出し、分流と添加物を別のスタティック
ミキサーＢを用いて混合したのちにスタティックミキサ
ーＡの上流側で主流に戻し、全体を混合する方法は、ス
タティックミキサーのあらゆる利用分野、すなわちスラ
リーの均一分散、ガス吸収等の分野にも適用可能であ
る。
とこれと粘度差の大きい液状添加物とを効率良く混合す
る方法および装置を提供するものであるが、本発明のよ
うに主流の一部をスタティックミキサーＡの下流側から
分流として取り出し、分流と添加物を別のスタティック
ミキサーＢを用いて混合したのちにスタティックミキサ
ーＡの上流側で主流に戻し、全体を混合する方法は、ス
タティックミキサーのあらゆる利用分野、すなわちスラ
リーの均一分散、ガス吸収等の分野にも適用可能であ
る。
【００３４】
【実施例】以下、本発明を実施例および図を用いて、具
体的に説明するが、これらは本発明の範囲を制限するも
のではない。
体的に説明するが、これらは本発明の範囲を制限するも
のではない。
【００３５】実施例１
本実施例では、熱可塑性樹脂として重量平均分子量 35
0,000のポリスチレン樹脂を用い、添加物としては、ス
テアリン酸（日本油脂製：商品名ビーズステアリン酸
松）を用いた。
0,000のポリスチレン樹脂を用い、添加物としては、ス
テアリン酸（日本油脂製：商品名ビーズステアリン酸
松）を用いた。
【００３６】上記ポリスチレン樹脂を単軸押出機で溶融
可塑化し、図１の熱可塑性樹脂溶融物ホールドタンクａ
に連続的に供給した。押出機出口の樹脂温度は 240℃で
あり、その溶融粘度は剪断速度が10(sec-1) において約
4 ,000,000ｃｐであった。この熱可塑性樹脂溶融物ホー
ルドタンクａは、外部にジャケットを有し、そのジャケ
ットに溶融樹脂温度と同温度の熱媒油を通液して溶融樹
脂が固化するのを防いだ。
可塑化し、図１の熱可塑性樹脂溶融物ホールドタンクａ
に連続的に供給した。押出機出口の樹脂温度は 240℃で
あり、その溶融粘度は剪断速度が10(sec-1) において約
4 ,000,000ｃｐであった。この熱可塑性樹脂溶融物ホー
ルドタンクａは、外部にジャケットを有し、そのジャケ
ットに溶融樹脂温度と同温度の熱媒油を通液して溶融樹
脂が固化するのを防いだ。
【００３７】熱可塑性樹脂溶融物ホールドタンクａ内の
溶融樹脂をギヤポンプｂで 100ｌ/hr の割合で抜き出し
主流とし、スタティックミキサーＡに通した。スタティ
ックミキサーＡの下流側で主流の一部をギヤポンプｄで
連続的に抜き出し分流とした。分流の流量は 5ｌ/hr と
なるようにギヤポンプｄの回転数を調整した。
溶融樹脂をギヤポンプｂで 100ｌ/hr の割合で抜き出し
主流とし、スタティックミキサーＡに通した。スタティ
ックミキサーＡの下流側で主流の一部をギヤポンプｄで
連続的に抜き出し分流とした。分流の流量は 5ｌ/hr と
なるようにギヤポンプｄの回転数を調整した。
【００３８】添加物であるステアリン酸は、スチームを
通したジャケットを付属した添加物溶融タンクｅで95℃
に加熱して溶融し、プランジャーポンプｆで60cc/hr の
流量で熱可塑性樹脂溶融物の分流に合流させ、スタティ
ックミキサーＢに通した。95℃でのステアリン酸溶融物
の粘度を測定したところ約 5ｃｐであった。スタティッ
クミキサーＢをでたこの分流とステアリン酸との混合物
をスタティックミキサーＡの上流側に供給し主流と合流
させた。
通したジャケットを付属した添加物溶融タンクｅで95℃
に加熱して溶融し、プランジャーポンプｆで60cc/hr の
流量で熱可塑性樹脂溶融物の分流に合流させ、スタティ
ックミキサーＢに通した。95℃でのステアリン酸溶融物
の粘度を測定したところ約 5ｃｐであった。スタティッ
クミキサーＢをでたこの分流とステアリン酸との混合物
をスタティックミキサーＡの上流側に供給し主流と合流
させた。
【００３９】スタティックミキサーＡには外部ジャケッ
トを有した内径0.0527ｍ、長さ 0.527ｍ（10エレメン
ト）のスルーザー社製ＳＭＸスタティックミキサーを用
い、スタティックミキサーＢには外部ジャケットを有し
た内径0.0214ｍ、長さ0.171 ｍ（8 エレメント）のスル
ーザー社製ＳＭＸスタティックミキサーを用いた。これ
らのジャケットには溶融樹脂温度と同じ 240℃の熱媒を
通した。
トを有した内径0.0527ｍ、長さ 0.527ｍ（10エレメン
ト）のスルーザー社製ＳＭＸスタティックミキサーを用
い、スタティックミキサーＢには外部ジャケットを有し
た内径0.0214ｍ、長さ0.171 ｍ（8 エレメント）のスル
ーザー社製ＳＭＸスタティックミキサーを用いた。これ
らのジャケットには溶融樹脂温度と同じ 240℃の熱媒を
通した。
【００４０】スタティックミキサーＡを出た溶融樹脂と
添加物の混合物をスタティックミキサーＡの下流に設置
したストランドダイｈを通して取り出し、ペレタイザー
でペレット化した。
添加物の混合物をスタティックミキサーＡの下流に設置
したストランドダイｈを通して取り出し、ペレタイザー
でペレット化した。
【００４１】試験状況は、ストランドダイから出たスト
ランドはスムーズに流れ、試験時間８時間中一度もスト
ランド切れ等、工程上のトラブルは発生しなかった。
ランドはスムーズに流れ、試験時間８時間中一度もスト
ランド切れ等、工程上のトラブルは発生しなかった。
【００４２】本実施例で得られたペレットをプレス成形
して肉眼で成形物を観察したところ、樹脂中に白濁した
ところは見当たらなかった。また、ペレットを四酸化ル
テニウム蒸気で処理し、ステアリン酸を染色した後に薄
片にして透過型電子顕微鏡でステアリン酸の分散状態を
確認したところ、図２に示すように樹脂全体にステアリ
ン酸が細かく分散しているのが見られた（図２で黒く見
える部分がステアリン酸であり、白色部がポリスチレン
樹脂である）。
して肉眼で成形物を観察したところ、樹脂中に白濁した
ところは見当たらなかった。また、ペレットを四酸化ル
テニウム蒸気で処理し、ステアリン酸を染色した後に薄
片にして透過型電子顕微鏡でステアリン酸の分散状態を
確認したところ、図２に示すように樹脂全体にステアリ
ン酸が細かく分散しているのが見られた（図２で黒く見
える部分がステアリン酸であり、白色部がポリスチレン
樹脂である）。
【００４３】さらに、本実施例で得られたペレットで図
３に示すような成形物を成形し、金型との離型時の割れ
を評価したところ、表１に示すような結果となった。こ
の時の成形条件は以下の通りであった。 成形機 ：大隈クラウスマッファイ社製ＯＫＭ−１５０
／６００Ａ 成形温度：ホッパー下からノズルまでのシリンダー温
度。ホッパー下から順に、１８５℃、１９５℃、２０５
℃、２１５℃、２１５℃ 金型温度：４０℃ 射出時間：５秒 冷却時間：１２秒 射出速度：９８％ 射出圧力：１４０ｂａｒ
３に示すような成形物を成形し、金型との離型時の割れ
を評価したところ、表１に示すような結果となった。こ
の時の成形条件は以下の通りであった。 成形機 ：大隈クラウスマッファイ社製ＯＫＭ−１５０
／６００Ａ 成形温度：ホッパー下からノズルまでのシリンダー温
度。ホッパー下から順に、１８５℃、１９５℃、２０５
℃、２１５℃、２１５℃ 金型温度：４０℃ 射出時間：５秒 冷却時間：１２秒 射出速度：９８％ 射出圧力：１４０ｂａｒ
【００４４】比較例１
実施例１において、分流の流量を25ｌ/hr となるように
ギヤポンプｄの回転数をあげたところ、ギヤポンプｄの
吐出圧が装置の設計圧である２００kg/cm2G を越えそう
になったので試験を中止した。
ギヤポンプｄの回転数をあげたところ、ギヤポンプｄの
吐出圧が装置の設計圧である２００kg/cm2G を越えそう
になったので試験を中止した。
【００４５】比較例２
実施例１において、分流をスタティックミキサーＡの上
流側で分岐させ、分流の流量 5ｌ/hr となるようにギヤ
ポンプｄの回転数を調整し試験を行った。ストランドダ
イの出口でストランド切れの現象はみられなかったが得
られたペレットについて実施例と同様に射出成形物の金
型離型性を調べた結果、表１に示す通り、割れ個数は実
施例より多かった。
流側で分岐させ、分流の流量 5ｌ/hr となるようにギヤ
ポンプｄの回転数を調整し試験を行った。ストランドダ
イの出口でストランド切れの現象はみられなかったが得
られたペレットについて実施例と同様に射出成形物の金
型離型性を調べた結果、表１に示す通り、割れ個数は実
施例より多かった。
【００４６】比較例３
実施例１において、分流方式は採用せずにスタティック
ミキサーＡのみを用い、但しスタティックミキサーＡの
長さを 1.054ｍ( 20エレメント) にして試験を行った。
その結果、ストランドダイ出口でのストランド切れの現
象がみられ、また、ペレットをプレス成形したところ、
ところどころにステアリン酸の混合不良に起因する白濁
がみられた。
ミキサーＡのみを用い、但しスタティックミキサーＡの
長さを 1.054ｍ( 20エレメント) にして試験を行った。
その結果、ストランドダイ出口でのストランド切れの現
象がみられ、また、ペレットをプレス成形したところ、
ところどころにステアリン酸の混合不良に起因する白濁
がみられた。
【００４７】得られたペレットを実施例１と同様の方法
でステアリン酸の分散状態を観察したところ、図４に示
すようにステアリン酸（黒く見える部分）が大きな球状
で樹脂中に偏在しているのが確認された。
でステアリン酸の分散状態を観察したところ、図４に示
すようにステアリン酸（黒く見える部分）が大きな球状
で樹脂中に偏在しているのが確認された。
【００４８】さらに、実施例１と同様に射出成形物の金
型離型性を調べた結果、表１に示す通り、割れがかなり
の割合で発生した。
型離型性を調べた結果、表１に示す通り、割れがかなり
の割合で発生した。
【００４９】比較例４
比較例３と同様の装置でステアリン酸を添加せずに試験
を行った。得られたペレットで実施例と同様の射出成形
物を成形し、金型離型性を調べた。ステアリン酸が添加
されていない樹脂では表１に示す通り割れが頻発した。
を行った。得られたペレットで実施例と同様の射出成形
物を成形し、金型離型性を調べた。ステアリン酸が添加
されていない樹脂では表１に示す通り割れが頻発した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によればスタ
ティックミキサーを使用して熱可塑性樹脂中と添加物を
混合するにあたって、熱可塑性樹脂溶融物の粘度と添加
物の粘度が大きく異なる系の混合が効率よく且つ安定し
て達成可能であり、さらに、スタティックミキサーも小
型にできる。そして本発明によって得られた樹脂組成物
の成形品は外観に優れ、製品強度が向上し、金型との離
型性が良くなるなど、添加物の効果を最大限に発揮でき
る。
ティックミキサーを使用して熱可塑性樹脂中と添加物を
混合するにあたって、熱可塑性樹脂溶融物の粘度と添加
物の粘度が大きく異なる系の混合が効率よく且つ安定し
て達成可能であり、さらに、スタティックミキサーも小
型にできる。そして本発明によって得られた樹脂組成物
の成形品は外観に優れ、製品強度が向上し、金型との離
型性が良くなるなど、添加物の効果を最大限に発揮でき
る。
【図１】本発明を実施するための装置系統図の一例であ
る。
る。
【図２】実施例１で得られた熱可塑性樹脂混合物の分散
状態図である。
状態図である。
【図３】実施例及び比較例の熱可塑性樹脂混合物を用い
て射出成形した容器の斜視図である。
て射出成形した容器の斜視図である。
【図４】比較例３で得られた熱可塑性樹脂混合物の分散
状態図である。
状態図である。
ａ ：熱可塑性樹脂溶融物ホールドタンク
ｂ ：抜き出し（ギヤ）ポンプ
ｃ ：スタティックミキサーＡ
ｄ ：抜き出し（ギヤ）ポンプ
ｅ ：液状添加物タンク
ｆ ：プランジャーポンプ
ｇ ：スタティックミキサーＢ
ｈ ：ストランドダイ
ｐ1 ：熱可塑性樹脂溶融物主流配管
ｐ2 ：熱可塑性樹脂溶融物分流配管
ｐ3 ：液状添加物配管
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭61−287708（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−8668（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−259528（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−10914（ＪＰ，Ａ)
特開 昭50−157956（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B29B 7/00 - 15/06
B01F 3/00 - 15/06
Claims (4)
- 【請求項１】 熱可塑性樹脂と添加物をスタティックミ
キサーを通して混合する方法において、熱可塑性樹脂溶
融物の主流配管に設置したスタティックミキサーＡの下
流側から主流の一部を分流として取り出し、該分流と液
状添加物を分流配管に設置したスタティックミキサーＢ
を通して混合し、これをスタティックミキサーＡの上流
側の主流に戻し、スタティックミキサーＡを通すことを
特徴とする熱可塑性樹脂と添加物の混合方法。 - 【請求項２】 熱可塑性樹脂溶融物の粘度および液状添
加物の粘度をそれぞれＶ１（ｃｐ）、Ｖ２（ｃｐ）とす
るとき、その粘度比が下記の数式１の関係にあり、熱可
塑性樹脂溶融物の主流流量をＦ１( ｍ3/hr) 、分流流量
をＦ２( ｍ3/hr) 、液状添加物の流量をＦ３( ｍ3/hr)
とするとき、その流量比が下記の数式２および数式３の
関係にあることを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹
脂と添加物の混合方法。 【数１】 【数２】 【数３】 - 【請求項３】 熱可塑性樹脂溶融物の主流配管に設置し
たスタティックミキサーＡの下流側に分流配管を有し、
該分流配管に設置したスタティックミキサーＢの上流側
に液状添加物配管を有し、スタティックミキサーＢの下
流側配管がスタティックミキサーＡの上流側に接続され
ていることを特徴とする熱可塑性樹脂と添加物の混合装
置。 - 【請求項４】 スタティックミキサーＡの内径をＤ１(
ｍ) 、スタティックミキサーＢの内径をＤ２( ｍ) 、ス
タティックミキサーＡの内部を流れる流量をＦ４( ｍ3/
hr) 、スタティックミキサーＢの内部を流れる流量をＦ
５( ｍ3/hr)とするとき、そのスタティックミキサーの
径と流量が下記の数式４および数式５の関係にあること
を特徴とする請求項３記載の熱可塑性樹脂と添加物の混
合装置。 【数４】 【数５】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25082693A JP3361368B2 (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 熱可塑性樹脂と添加物の混合方法および混合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25082693A JP3361368B2 (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 熱可塑性樹脂と添加物の混合方法および混合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07100825A JPH07100825A (ja) | 1995-04-18 |
| JP3361368B2 true JP3361368B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=17213610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25082693A Expired - Lifetime JP3361368B2 (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 熱可塑性樹脂と添加物の混合方法および混合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3361368B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE59507965D1 (de) * | 1995-10-05 | 2000-04-13 | Sulzer Chemtech Ag Winterthur | Mischeinrichtung zum Mischen eines niedrigviskosen Fluids in ein hochviskoses Fluid |
| EP0838259A1 (de) * | 1996-10-23 | 1998-04-29 | Sulzer Chemtech AG | Einrichtung zum Zuführen von Additiven in einen Strom einer hochviskosen Flüssigkeit |
| JP4619471B2 (ja) * | 1999-11-19 | 2011-01-26 | 電気化学工業株式会社 | 固体状物質の加熱溶融方法とその装置、及びそれを用いた熱可塑性樹脂組成物の製造方法。 |
| JP2007014907A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Tdk Corp | 分散装置及び分散方法 |
| AR101892A1 (es) * | 2014-09-26 | 2017-01-18 | Akzo Nobel Chemicals Int Bv | Proceso para preparar una mezcla maestra de aditivo de polímero |
-
1993
- 1993-10-06 JP JP25082693A patent/JP3361368B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07100825A (ja) | 1995-04-18 |
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