WO2000071610A1 - Procede de formation d'un granule en resine thermoplastique - Google Patents

Description

明細書 熱可塑性樹脂顆粒物の生成方法 技術分野

本発明は、 造粒機や二次加工成形機に供給される熱可塑性樹脂顆粒物の生成方 法に関するものである。 背景技術

熱可塑性樹脂の製造工程では、 複数の原料を重合させ、 これを乾燥させて得ら れた熱可塑性樹脂の粉末原料を冷却し、 可塑剤等の補助原料、 あるいは他の樹脂 原料を混合し、 スク リュ一式押出機で粒径が略 1 O m m以下のペレツ トに造粒し ている。 得られたペレツ トは射出成形機やプロ一成形機等の二次加工成形機に供 給され、 最終製品形状に加工される。

上述したような乾燥、 冷却後の熱可塑性樹脂の粉末原料は嵩密度が小さく、 輸 送、 貯蔵設備を大きくするという問題点が有った。 また、 スク リユー式押出機で は、 粉末原料の嵩密度が小さいので、 スク リユーとケ一シングの間の滑りが大き く、 圧縮比も大きいことから、 駆動時の消費動力が大きくなるという問題点が有 つた。

そこで、 粉末原料を、 微小な間隙を存して平行に配置された二本のロール間で フレーク状に圧縮成形し、 得られた成形物を解砕して粒径 1 O m m以下の顆粒物 を生成するようにしている。

しかしながら、 このような顆粒物も嵩密度はそれほど大きくなく、 所望の強度 が得られにくいという問題点が有った。

また、 狭い範囲で粒度が揃った顆粒物を生成しよう とする場合に歩留まり率が 低くなるという問題点が有った。 発明の開示

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、 第 1の目的は、 嵩密度 が大きい熱可塑性樹脂顆粒物を提供することにある。

また、 第 2の目的は、 粒度が揃った熱可塑性樹脂顆粒物を効率良く提供するこ と Ϊ め O ₀

上述した目的を達成するために第 1の発明は、 複数の原料を重合させ、 これを 乾燥させて得られた熱可塑性樹脂の粉末原料を、 4 0 °C以上の温度状態で、 微小 な間隙を存して平行に配置された二本の口一ル間で圧縮成形し、 得られた成形物 を粒径 1 0 m m以下の顆粒物に解砕することを特徴とする熱可塑性樹脂顆粒物の 生成方法である。

また、 第 2の発明は、 複数の原料を重合させ、 これを乾燥させて得られた熱可 塑性樹脂の粉末原料を、 4 0 °C以上の温度状態で補助原料と混合した後、 微小な 間隙を存して平行に配置された二本の口一ル間で圧縮成形し、 得られた成形物を 粒径 1 0 m m以下の顆粒物に解砕することを特徴とする熱可塑性樹脂顆粒物の生 成方法である。

また、 第 3の発明は、 第 1 の発明または第 2の発明において、 前記各口一ルの 外周面に多数の同形同大の凹部が全周にわたって穿設され、 これらの凹部は、 開 口形状が長径 1 0 m m以下の楕円状で長径方向が前記ロールの外周面の周方向に 一致するとともに該周方向に平行する断面の形状が円弧状を成すように曲面状に 形成され、 さらに互いに隣接する凹部間の最小距離が 0 . 5 m m以下となるとと もに前記二本のロール間の最小間隙を介して前記各ロールの凹部が互いに対向す るように配列されていることを特徴とするものである。

また、 第 4の発明は、 第 3の発明において、 二本のロール間の間隙が 0 . 5 m m以上 1 . 0 m m以下であることを特徴とするものである。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の熱可塑性樹脂顆粒物の生成方法を含む樹脂ペレツ 卜の製造工程 のブロック図であり、 図 2は本発明の熱可塑性榭脂顆粒物の生成方法を含む樹脂 ペレツ 卜の製造工程のプロック図、 図 3は本発明に用いられるロールプレス機の 正面断面図、 図 4は図 3の要部拡大図、 図 5は図 4の A方向矢視図、 図 6はポリ カーボネ一トの粉末原料の温度とこの原料によって得られた熱可塑性樹脂顆粒物 の嵩密度との関係を示すデータ、 図 7はポリカーボネ一トの粉末原料の温度とこ の原料によって得られた圧縮成形物の圧壊強度及び密度との関係を示すデータで ある。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の具体的な実施形態を図面を参照しながら説明する。

図 1 、 2は本発明の熱可塑性樹脂顆粒物の生成方法を含む榭脂ぺレッ トの製造 工程のブロック図、 図 3は本発明に用いられる口一ルプレス機の正面断面図、 図 4は図 3の要部拡大図、 図 5は図 4の A方向矢視図である。

図 1に示す樹脂ペレッ トの製造工程では、 複数の原料を重合させ、 これを乾燥 させて得られた熱可塑性樹脂の粉末原料を、 冷却せずに 4 0 °C以上、 好ましくは 5 0 °C以上の温度状態で、 微小な間隙を存して平行に配置された二本のロール間 で板状に圧縮成形し、 得られた成形物を粒径 1 0 m m以下の顆粒物に解砕し、 得 られた顆粒物を補助原料と混合し、 スク リュ一式押出機でペレツ トに造粒する。 一方、 図 2に示す樹脂ペレッ トの製造工程では、 重合、 乾燥後の熱可塑性樹脂 の粉末原料を、 冷却せずに 4 0 °C以上、 好ましくは 5 0 °C以上の温度状態で補助 原料と混合し、 二本のロール間で板状に圧縮成形し、 得られた成形物を粒径 1 0 m m以下の顆粒物に解砕し、 得られた顆粒物をスク リュ一式押出機でぺレツ 卜に 造粒する。

熱可塑性樹脂の種類は特に限定されないが、 例えば、 ポリエチレン、 ポリェチ レンテレフタレー ト、 ポリスチレン、 A B S樹脂、 メタク リル樹脂、 ポリアミ ド、 ポリカーボネー ト、 ポリアセタール、 ポリフエ二レンエーテル、 ポリフエ二レン サルファイ ド、 ポリエ一テルエ一テルケ トン、 ポリスルホン、 フッソ樹脂、 ポリ ブチレンテレフタレ一 ト、 等である。

また、 添加される補助原料は、 例えば、 可塑剤、 安定剤 （塩ビ安定剤、 軟質安 定剤、 硬質安定剤）、 難燃剤、 抗酸化剤 （酸化防止剤）、 紫外線吸収剤、 着色剤、 帯電防止剤、 強化剤 （ガラス繊維、 炭素繊維、 ァラミ ド繊維、 ボロン繊維、 合成 繊維 （ビニロン、 ポリエステル））、 充填剤 （補強効果、 遮蔽効果、 導電効果、 滑性効果、 吸着効果、 流下防止効果、 耐候性、 熱膨張係数の調節、 印刷 ·接着性 の改良、 増量等を目的とするもの） 等である。

得られたペレツ トは二次加工成形機に供給され、 最終製品形状に加工される。 二次加工成形機と しては、 例えば、 圧縮成形機、 カ レンダ加工機、 押出成形機、 吹込成形機、 真空，圧空成形機、 発泡成形機、 射出成形機等が挙げられる。 なお、 顆粒物をペレツ トに造粒せずにそのまま二次加工成形機に供給するよう にしても良い。

熱可塑性榭脂は高温では可塑性が有るため、 乾燥後の粉末原料を冷却せずに 4 0 °C以上の温度状態でロール間で圧縮成形することにより、 嵩密度の大きな顆粒 物を得ることができる。

図 6は、 重合、 乾燥後の嵩密度 0 . 2 1 g c m 2のポリカーボネ一 卜の粉末 原料を、 二本のロール間で、 ロールの軸方向の幅 1 c mあたりの圧縮力 4 tで厚 み 4 m mのフレーク状に圧縮成形し、 これを解砕して篩い分け、 粒径 3〜 5 m m の顆粒物にした場合の嵩密度と粉末原料の温度との関係を示す表であり、 粉末原 料の温度上昇とともに顆粒物の嵩密度が大きくなっていることが判る。

また、 ポリフエ二リンサルフアイ ド系樹脂等の耐熱性の高い熱可塑性樹脂の場 合は、 常温の 2 5 °Cでは 1 t c m 2の成形圧では硬い成形物が得られず、 空気 輸送の衝撃に耐えられずに砕けてしまうが、 粉末原料の温度が 1 0 0 °C以上であ ると硬い成形物が得られるので、 粉末原料の温度を 1 0 0 °C以上にすることが好 ましい。

図 7は、 ポリフエ二リンサルフアイ ド系樹脂の粉末原料を直径 2 5 m m、 高さ 2 5 m mのシリンダに充填し、 ピス トンで 1 t c m 2の圧力をかけて圧縮成形 した場合の成形物の圧壊強度と密度とを、 粉末原料の温度が 2 5 °Cの場合と 1 0 0 °Cの場合について示したデータである。

また、 ロールは、 外周面が平滑なもの、 外周面に細い溝を軸方向または周方向 に刻設したもの、 あるいは外周面が波形に形成されたもの等が使用され、 ロール 間隙は 2〜 5 m m程度に設定されるが、 可塑性の大きい樹脂の場合には、 解砕物 は不定形で切断面が著しく ぎざぎざした形状となり、 そのために嵩密度が大きく ならない場合が有る。 また、 解砕物の粒度分布は広い範囲になり、 粒の大きさの 揃った顆粒物にする場合には、 解砕物を篩い分け、 粒の大きさが希望する値より 大きいものは、 再度解砕し、 粒の大きさが希望する値より小さいものは、 循環さ せてロール間で圧縮成形し、 解砕するという方法がと られるが、 歩留まり率が低 い。

そこで、 可塑性の大きい樹脂の場合には、 図 3〜図 5に示すように、 外周面に 全周にわたって多数の同形同大の凹部 1 a、 l a、 * · · が穿設されたプリケッ トロ一ソレ 1 、 1を用い、 ロール 1 、 1間の間隙 dを 0 . 5 m m以上 1 . 0 m m以 下と して圧縮成形を行う。 なお、 凹部 1 a、 1 a、 · · · は、 開口形状が長径 1 0 m m以下の楕円状で長径方向が口一ル 1の外周面の周方向に一致するように形 成され、 ロール 1 、 1間の最小間隙 d (図 4参照） を介して各ロール 1の凹部 1 aが互いに対向するように配列されている。

ロール 1 、 1の外周面に凹部 1 aを設けたことで、 成形物は、 多数のブリケッ トがつながった状態となり、 これを解砕機で、プリケッ 卜とプリケッ 卜の境界部、 即ち、 ロール 1の外周面における凹部 1 aが設けられていないラゥンド状の部分 1 bによって形成される薄肉部で分断し、 個々のプリケッ トとする。 このブリケ ッ トは扁平状でなく、 また、 表面は平滑で、 上述したようなフ レークを解砕した 不定形の顆粒物に比較して嵩密度が大きいとともに流動性が良好で、 ホツバから の排出あるいはスク リ ユー式押出機への供給を均一にすることができる。

なお、 樹脂粉末原料の特性で、 ロール外周面との摩擦抵抗が大きいことから、 最も大きな成形圧がかかる位置 （図 4の pの位置） で、 凹部 l aの表面と成形物 との間での摩擦抵抗による過大な剪断力によって成形物にクラックが発生して壊 れる傾向が有る。 そこで、 凹部 l aは、 ロール 1の外周面の周方向に平行する断 面の形状が円弧状を成すように曲面状に形成されており、 これによつて成形物は 凹部 1 aの表面で滑るため、 成形物内部に大きな剪断力が生じない。 また、 解砕 時にブリケッ トが薄肉部で分断されるようにラウン ド状の部分 1 bは小さくする 必要が有り、 凹部 1 a、 1 a、 · · · は、 互いに隣接する凹部 1 a、 1 a間の最 小距離 hが 0 . 5 m m以下となるように配列されている。

なお、 ロール間隙 dは、 ラウンド状の部分 1 bの近くで過大圧縮力によりプリ ケッ トにクラックが入ったり、 プリケッ 卜が分割して凹部 1 aに付着するのを防 ぐために 0 . 5 m m以上にしてあり、 また、 ラウンド状の部分 l b、 l b間で成 形される薄肉部が厚くなると、 解砕時に薄肉部が分断しないでプリケッ 卜が分断 するため、 1. O mm以下にしてある。

原料投入口 2を介してホッパ 3に投入された原料はスク リュ一 4によってロー ル 1、 1間に供給され、 矢印方向に回転するロール 1、 1によって圧縮成形され るが、 成形物は、 ロール 1、 1間の間隙が最小となる p点において凹部 1 aの表 面で滑るため、 成形物内部に大きな剪断力が発生しない。 また、 凹部 1 a、 1 a 間のラウン ド状の部分 1 bが小さいため、 成形物は多数のブリケッ 卜が薄肉部を 介してつながった状態となり、 解砕時にはブリケッ 卜が薄肉部で分断される。 重合、 乾燥後のポリフエ二リンサルファイ ド系樹脂の粉末原料を、 7 5 °Cの高 温で、 4 mmの間隙をおいて平行に配置され外周面が平滑な一対のロールによつ て軸方向に 4 t Z c mの圧縮力をかけてフレーク状に圧縮成形し、これを解砕し、 3 ~ 5 mmの粒径の不定形顆粒物に篩い分けた。 その嵩密度は 0. 4 2 g / c c であった。

これに対し、 外周面に、 周方向の長径が 5 mm、 軸方向の短径が 4 mm、 深さ 1. 5 mmの多数の凹部 1 a、 1 a、 · · ' を、 互いに隣接する凹部 1 a、 1 a 間の最小距離が 0. 3 mmとなるように設けた一対のロールを、 1 mmの間隙を おいて平行に配置し、 同じ原料、 同じ温度で 4 t / c mの圧縮力をかけて圧縮成 形を行って多数のプリケッ 卜がつながった成形物をつく り、 これを解砕して長さ 5 mm, 幅 4 mm、 厚さ 4 m mのブリゲッ ト状の顆粒物を生成したところ、 その 嵩密度は 0. S S g Z c cであった。

また、 粒径 4〜 6 mmの顆粒物のみを生成しょう とする場合、 粉末原料を外周 面が平滑なロールでフレーク状に圧縮成形し、 これを解砕し、 篩い分けて粒径 4 〜6 mmのものを回収し、 粒径が 6 mmより大きいものは再度解砕し、 粒径が 4 mmより小さいものは循環させて再度圧縮成形する場合には、 歩留まり率は約 3 0 %であるが、 外周面に、 長径が 6 mm、 短径が 4 mmの凹部を穿ったロールを 用いて長さ 6 mm、 幅 4. 5 mm、 厚さ 4. 5 m mのブリゲッ トを生成し、 ブリ ケッ ト間のわずかなバリ部、 ロール両側から漏れた微粉を 4 mm目の篩で除去す るようにした場合には、 歩留まり率は 9 0 %以上であった。

なお、 本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、 要旨を逸脱しな い範囲において種々の変形例が考えられる。 産業上の利用可能性

以上説明したように、 本発明の熱可塑性樹脂顆粒物の生成方法によるときは、 嵩密度の大きな熱可塑性樹脂顆粒物を得ることができ、 これによつて熱可塑性樹 脂顆粒物の輸送、 貯蔵設備を小さく し、 スク リ ユー式押出機の消費動力を少なく することができる。

また、 請求項 3の熱可塑性樹脂顆粒物の生成方法によるときは、 可塑性の高い 熱可塑性樹脂の場合、 圧縮成形時に成形物が凹部の表面で滑るため、 成形物內部 に大きな剪断力が生じず、成形物にクラックが生じるのを低減十ることができる。 また、 互いに隣接する凹部間の距離が小さいため、 ブリゲッ トをつなぐ薄肉部が 薄く形成され、 成形物の解砕時にプリケッ トが分断するのを低減することができ る。 さらに、 粒度の揃った熱可塑性樹脂顆粒物を効率良く提供することが可能と なる。

また、 請求項 4の熟可塑性樹脂顆粒物の生成方法によるときは、 過大圧縮力に よりブリケッ 卜にクラックが入ったり、 ブリケッ トが分割して凹部に付着するの が低減するとともに、 成形物の解砕時にブリケッ 卜が分断するのをより低減する ことができる。

Claims

特許請求の範囲

1. 複数の原料を重合させ、 これを乾燥させて得られた熱可塑性樹脂の粉末原料 を、 4 0°C以上の温度状態で、 微小な間隙を存して平行に配置された二本の口一 ル間で圧縮成形し、 得られた成形物を粒径 1 0 mm以下の顆粒物に解砕すること を特徴とする熱可塑性樹脂顆粒物の生成方法。

2. 複数の原料を重合させ、 これを乾燥させて得られた熱可塑性榭脂の粉末原料 を、 4 0°C以上の温度状態で補助原料と混合した後、 微小な間隙を存して平行に 配置された二本のロール間で圧縮成形し、 得られた成形物を 径 1 O mm以下の 顆粒物に解砕することを特徴とする熱可塑性樹脂顆粒物の生成方法。

3. 前記各口一ルの外周面に多数の同形同大の凹部が全周にわたって穿設され、 これらの凹部は、 開口形状が長径 1 0 mm以下の楕円状で長径方向が前記ロール の外周面の周方向に一致するとともに該周方向に平行する断面の形状が円弧状を 成すように曲面状に形成され、 さらに互いに隣接する凹部間の最小距離が 0. 5 mm以下となると ともに前記二本のロール間の最小間隙を介して前記各ロールの 凹部が互いに対向するように配列されていることを特徴とする請求項 1または請 求項 2に記載の熱可塑性樹脂顆粒物の生成方法。

4. 前記二本のロール間の間隙が 0. 5 mm以上 1. O mm以下であることを特 徴とする請求項 3に記載の熱可塑性樹脂顆粒物の生成方法。