JP6039403B2 - エンジニアリングプラスチックスの押出し成形方法 - Google Patents
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Description
押出機の中での加水分解を抑制するには発生した水蒸気を効率よく上流に逃がし、フィード部からシリンダーの外部に排出させることである。これにより、樹脂の吸湿が減り、加水分解が抑制される。
鋭意検討の結果、二軸スクリューにおける搬送部のスクリュー形状、リード、長さを適正化することにより、水蒸気を効果的に上流に逃がし、原料の加水分解を抑制できることが分かった。すなわち、搬送部にリードが1.0D以上、2.5D以下、スクリュー長が3.0D以上、10D以下の1条フルフライトスクリューを使うことである。
1条フルフライトスクリューが加水分解抑制に効果がある理由は定かではないが、次のように考えられる。1条フルフライトスクリューはペレットや粉体の搬送能力に優れるため、ペレットや粉体がスクリューのフライトの根本側に寄せられ、反対側に気体の流路が形成される。その流路を介して効果的に水蒸気を逃がす(逆流させる)ことができ、結果的に原料に溶解する水分が減り原料の加水分解が抑制される。
また、搬送部におけるフライトのリードが1.0D以上、2.5D以下でなくてはならない。1.0D以下では気体流路が確保できず、水蒸気を逃がすことができないからである。一方、2.5D以上ではペットや粉体がフライトの根本側に押しやられず、気体流路を形成することができないからである。また1条フルフライトの長さは3D以上、10D以下でなくはならない。3Dより短いと吸湿性フィラーの予熱が不足し、脱水が不十分となるからである。一方、10Dより長いと水蒸気の流路が長くなり抵抗が増大し、水蒸気が逃げにくくなり、原料に溶解しやすくなることで原料の加水分解が促進されるからである。
このように本発明のエンジニアリングプラスチックスの押出し成形方法によれば、押出し成形時のエンジニアプラスチックスの加水分解を抑制することができる。
シリンダーに振動を加える手法としては、押出機のモーターを大きなものにし、当該モーターに生じる振動がフィード部に伝わるようにしてもよく、振動子を設けるようにしてもよい。
本発明に用いるべきポリブチレンテレフタレート樹脂(以下、「PBT」と略記することがある。)とは、テレフタル酸単位および1,4−ブタンジオール単位がエステル結合した構造を有し、ジカルボン酸単位の50モル%以上がテレフタル酸単位から成り、ジオール成分の50モル%以上が1,4−ブタンジオール単位から成る高分子を言う。
Coupled Plasma(ICP)等の方法を使用して測定することが出来る。
本発明に用いるべきポリカーボネートとしては、芳香族ポリカーボネート、脂肪族ポリカーボネート、芳香族−脂肪族ポリカーボネートが挙げられ、好ましくは、芳香族ポリカーボネートであり、具体的には、芳香族ジヒドロキシ化合物をホスゲン又は炭酸のジエステルと反応させることによって得られる熱可塑性芳香族ポリカーボネート重合体又は共重合体が用いられる。
ポリアミドXDとは、キシリレンジアミンを含むジアミン構成単位(ジアミンに由来する構成単位)とα,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸を含むジカルボン酸構成単位(ジカルボン酸に由来する構成単位)を重縮合させることにより得られるポリアミド樹脂である。好ましくはジアミン構成単位中の70モル%以上、より好ましくは80モル%以上がキシリレンジアミンであり、好ましくはジカルボン酸構成単位の70モル%以上、より好ましくは80モル%以上が、炭素原子数4〜20のα,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸である。
本発明における吸湿性フィラーとは、湿度90%、60℃の条件下で2日間放置した際の吸水率が0.1%以上となるフィラーである。具体的には、タルク、マイカ、カオリン、クレー、黒鉛、カーボン、シリカ、酸化チタン、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム、ウォラストナイトなどがある。
二軸スクリュー20は、樹脂や添加剤を搬送し、溶融混合し、更に搬送、脱気し、ダイプレートから樹脂(ストランド)を押し出す機能がある。
本実施形態における押出機1では、二軸スクリュー20の2つの軸が同方向に単位時間当たり所定の回転数で回転される。また、フィード部OPのシリンダー10以外のシリンダー部位が、原料として含有されるエンジニアリングプラスチックスのガラス転移温度や溶融温度以上に加熱される。
クボタ製の二軸スクリュー式カセットウェイングフィーダー(CE−W−1)を用いて、日本製鋼所製の押出機(TEM30α)に原料を供給した。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例1−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本実施例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが2Dの1条スクリューエレメントを3個連結し、スクリュー長を6Dとした。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例1−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本実施例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが2Dの1条スクリューエレメントを4個連結し、スクリュー長を8Dとした。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例1−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本実施例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライト31側部にアンダーカットが施されている点を除き、実施例1−1と同様のスクリュー構成である。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例1−2と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本実施例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライト31側部にアンダーカットが施されている点を除き、実施例1−2と同様のスクリュー構成である。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例1−3と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本実施例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライト31側部にアンダーカットが施されている点を除き、実施例1−3と同様のスクリュー構成である。
マイカの代わりに、林化成製のタルク(タルカンPK−C)を使用した以外は実施例1−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例1−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが0.75Dの1条スクリューエレメントを8個連結し、スクリュー長を6Dとした。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例1−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが3Dの1条スクリューエレメントを2個連結し、スクリュー長を6Dとした。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例1−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが1.25Dの1条スクリューエレメントを2個連結し、スクリュー長を2.5Dとした。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例1−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが2Dの1条スクリューエレメントを6個連結し、スクリュー長を12Dとした。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例1−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが1.5Dの2条スクリューエレメントを4個連結し、スクリュー長を6Dとした。
1段目の搬送部21のスクリュー構成及び原料以外は実施例1−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが3Dの一条スクリューエレメントを2個連結し、スクリュー長を6Dとした。また、本比較例ではマイカの代わりに、林化成製のタルク(タルカンPK−C)を使用した。
マイカの添加量を100重量部とした以外は実施例1−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例2−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライト31側部にアンダーカットが施されている点を除き、実施例2−1と同様のスクリュー構成である。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例2−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが2Dの1条スクリューエレメントを3個連結し、スクリュー長を6Dとするとともに、フライト31側部にアンダーカットを施した。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例2−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが1.5Dの2条スクリューエレメントを4個連結し、スクリュー長を6Dとした。
マイカの代わりに、石原産業株式会社製の酸化チタン(タイペークPC−3)を使用した以外は実施例1−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例3−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライト31側部にアンダーカットが施されている点を除き、実施例3−1と同様のスクリュー構成である。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例3−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが2Dの1条スクリューエレメントを3個連結し、スクリュー長を6Dとするとともに、フライト31側部にアンダーカットを施した。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例3−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが1.5Dの2条スクリューエレメントを4個連結し、スクリュー長を6Dとした。
マイカの代わりに、ITO
graphite製の黒鉛(PC−300M)を使用した以外は実施例1−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例4−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライト31側部にアンダーカットが施されている点を除き、実施例4−1と同様のスクリュー構成である。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例4−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが2Dの1条スクリューエレメントを3個連結し、スクリュー長を6Dとするとともに、フライト31側部にアンダーカットを施した。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例4−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが1.5Dの2条スクリューエレメントを4個連結し、スクリュー長を6Dとした。
ポリブチレンテレフタレートの代わりに、三菱エンジニアリングプラスチックス製のポリカーボネート(S3000)を使用するとともに、マイカの代わりに、石原産業株式会社製の酸化チタン(タイペークPC−3)を使用した以外は実施例1−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例5−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライト31側部にアンダーカットが施されている点を除き、実施例5−1と同様のスクリュー構成である。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例5−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが2Dの1条スクリューエレメントを3個連結し、スクリュー長を6Dとするとともに、フライト31側部にアンダーカットを施した。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例5−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが1.5Dの2条スクリューエレメントを4個連結し、スクリュー長を6Dとした。
ポリブチレンテレフタレートの代わりに、メタキシリレンジアミンとアジピン酸とを含む三菱エンジニアリングプラスチックス製のポリアミド(RENY6000)を使用した以外は実施例1−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例6−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライト31側部にアンダーカットが施されている点を除き、実施例6−1と同様のスクリュー構成である。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例6−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが2Dの1条スクリューエレメントを3個連結し、スクリュー長を6Dとするとともに、フライト31側部にアンダーカットを施した。
1段目の搬送部21のスクリュー構成以外は実施例6−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。本比較例における1段目の搬送部21のスクリュー構成は、フライトリードが1.5Dの2条スクリューエレメントを4個連結し、スクリュー長を6Dとした。
フィード部OP周りのシリンダー部分のうち、当該フィード部OP直下のシリンダー内壁に振動子を設けた以外は実施例2−1と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。振動子は、有限会社旭製作所製の小型電動振動発生機(Wave Maker 01)とし、上下方向に20Hzの振動を加えた。
フィード部OP周りのシリンダー部分のうち、当該フィード部OP直下のシリンダー内壁に振動子を設けた以外は実施例2−2と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。
フィード部OP周りのシリンダー部分のうち、当該フィード部OP直下のシリンダー内壁に振動子を設けた以外は実施例2−3と同様にしてMVR及び引っ張り強度を測定した。
10・・・シリンダー
11・・・ホッパー
12・・・ダイヘッド
13・・・真空ベント
20・・・二軸スクリュー
21・・・搬送部
22・・・混練部
31・・・フライト
41・・・ディスク
OP・・・フィード部
Claims (3)
- シリンダーと、前記シリンダー内に挿通される二軸スクリューとを備える押出機を用いた押出し成形方法であって、
前記二軸スクリューには、前記シリンダーに設けられるフィード部から供給される原料を下流側に搬送する搬送部が設けられ、
前記原料は、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミドXDの少なくとも1つ100重量部と、吸湿性フィラー5〜400重量部とを含み、
前記吸湿性フィラーは、湿度90%、60℃の条件下で2日間放置した際の吸水率が0.1%以上となるフィラーであり、
前記搬送部のスクリュー構成は、フライトの最外径をDとした場合に、フライトのリードが1.0D以上2.5D以下、スクリュー長が3.0D以上10D以下の1条のフルフライトスクリューとされ、
前記搬送部における前記フライトの側部には曲面状の窪みが設けられる
ことを特徴とするエンジニアプラスチックスの押出し成形方法。 - 前記搬送部が前記原料を搬送しているときの前記シリンダーには振動が加えられる
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジニアプラスチックスの押出し成形方法。 - 前記フィード部のシリンダーの振幅は0.005〜0.2mm、振動速度は0.3mm/秒〜5mm/秒である
ことを特徴とする請求項2に記載のエンジニアプラスチックスの押出し成形方法。
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