JP2003010666A - 二軸同方向回転押出機及びそれを用いた混練方法 - Google Patents

二軸同方向回転押出機及びそれを用いた混練方法

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JP2003010666A
JP2003010666A JP2001205614A JP2001205614A JP2003010666A JP 2003010666 A JP2003010666 A JP 2003010666A JP 2001205614 A JP2001205614 A JP 2001205614A JP 2001205614 A JP2001205614 A JP 2001205614A JP 2003010666 A JP2003010666 A JP 2003010666A
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Japan
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zone
screw
kneading
thermoplastic resin
carbon dioxide
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Yoshio Ota
佳生 大田
Shinya Kawazoe
慎也 河添
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Original Assignee
Asahi Kasei Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱可塑性樹脂の溶融混練中に二酸化炭素を注
入して溶融樹脂粘度を低減させ、剪断発熱を抑制するこ
とで、熱可塑性樹脂の混練工程における熱劣化による変
色、炭化を抑制し、色目が良いと共に、引張強度、引張
伸びの物性の良い熱可塑性樹脂混練物を得るのに適した
二軸同方向回転押出機を提供する。 【解決手段】 ギアボックスの比トルクが１５０Ｎ・ｍ
／ｃｍ3〜４００Ｎ・ｍ／ｃｍ3で、第一混練ゾーンのス
クリュ構成が、最も高い圧力ピーク値を示すＡゾーン
と、Ａゾーンのピーク値より低い圧力ピーク値を示すＣ
ゾーンと、ＡゾーンとＢゾーンの圧力ピーク間の谷部と
なるＢゾーンとが、押出方向に沿ってＡゾーン、Ｂゾー
ン、Ｃゾーンの順に並ぶ構成で、しかもＢゾーンに二酸
化炭素を注入する注入装置を有する二軸同方向回転押出
機とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、混練後の分子量の
低下が少なく、色目が良いと共に、引張強度、引張伸び
の物性の良い熱可塑性樹脂混練物を得ることができる二
軸同方向回転押出機及びそれを用いた混練方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、熱可塑性樹脂の混練工程における
熱劣化による変色、炭化を抑制することにより、色調及
び外観を改善し、かつ耐熱性及び機械物性を保った熱可
塑性樹脂混練物を得るために、熱可塑性樹脂の溶融混練
中に二酸化炭素を注入して溶融樹脂粘度を低減させ、剪
断発熱を抑制することが知られている（特開平１１−２
９２９８１号公報）。
【０００３】また、二酸化炭素などの不活性ガスを発泡
ガスとして溶融原料に混練して発泡成形体を成形するに
際し、シリンダー内に発泡ガスを導入するためのガスポ
ートと、シリンダーに原料を供給するためのホッパーと
の間に、原料を溶融混練するための混練部と、溶融原料
に発泡ガスを混練するための発泡部との間を気密に区画
するためのシールリングを有し、しかもガスポート付近
のスクリュ溝が混練部のスクリュー溝より深い押出機を
用いることも知られている（特開２０００−５２４０８
号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平１１−２９２９８１号公報は、熱劣化による変色、
炭化を二酸化炭素を用いて抑制するに際し、どのような
押出機を用いることが最も効果的であるかについては全
く開示していない。
【０００５】また、前記特開平２０００−５２４０８号
公報は、基本的には発泡ガスを溶融原料に混合する技術
を開示しているに過ぎないもので、発泡ガスの注入によ
る混練工程の改善を目的としたものではない。また、こ
の公報は、二酸化炭素がホッパー側に逆流しないように
シールリング（バリスターリング）を設けることと、二
酸化炭素の注入圧力を低くすることができるよう、ガス
ポート付近のスクリュ溝を混練ゾーンのスクリュ溝より
深くすることを開示している。しかし、シールリングだ
けでは、二酸化炭素の逆流を十分防止しにくいと共に、
上記スクリュ溝の深さを変えることは、ｂｏｏｙ（ｐｏ
ｌｙｍｅｒ・ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ・ａｎｄ・ｓｃｉ
ｅｎｃｅ・Ｐ１２２０・１９８０、Ｖｏｌ．２０、Ｎ
ｏ．１８）の式から明らかなように、二軸同方向回転押
出機では実現できない技術である。
【０００６】本発明は、熱可塑性樹脂の溶融混練中に二
酸化炭素を注入して溶融樹脂粘度を低減させ、剪断発熱
を抑制することで、熱可塑性樹脂の混練工程における熱
劣化による変色、炭化を抑制し、色目が良いと共に、引
張強度、引張伸びの物性の良い熱可塑性樹脂混練物を得
るのに適した二軸同方向回転押出機及びそれを用いた混
練方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このために、本発明の第
１は、ギアボックスの比トルクが１５０Ｎ・ｍ／ｃｍ 3
〜４００Ｎ・ｍ／ｃｍ3で、第一混練ゾーンのスクリュ
構成が、最も高い圧力ピーク値を示すＡゾーンと、Ａゾ
ーンのピーク値より低い圧力ピーク値を示すＣゾーン
と、ＡゾーンとＢゾーンの圧力ピーク間の谷部となるＢ
ゾーンとが、押出方向に沿ってＡゾーン、Ｂゾーン、Ｃ
ゾーンの順に並んだ２山の圧力分布を呈する構成となっ
ており、しかもＢゾーンに二酸化炭素を注入する注入装
置を有することを特徴する二軸同方向回転押出機を提供
するものである。
【０００８】上記本発明の第１は、ＡゾーンとＣゾーン
の両者のスクリュが、ニュ−トラルディスクと、−２０
００〜−４００の無次元圧力勾配値をもつスクリュエレ
メントとをそれぞれ１個以上備えた構成となっており、
Ｂゾーンのスクリュが、スクリュ長さがスクリュ径の１
〜１０倍でかつ羽幅がスクリュ径の０．０５倍以上０．
５倍未満のニーディングディスクライト、及び／又は、
無次元圧力勾配値が０以上の右回りスクリュから構成さ
れていることをその好ましい態様として含むものであ
る。
【０００９】また、本発明の第２は、上記本発明の第１
に係る二軸同方向回転押出機を用い、熱可塑性樹脂を、
注入装置から二酸化炭素を注入しながら可塑化混練する
ことを特徴とする混練方法を提供するものである。
【００１０】上記本発明の第２は、熱可塑性樹脂が、結
晶性熱可塑性樹脂であること、無次元押出量を０．００
２５〜０．０２０に設定し、スクリュ回転数を５０ｒｐ
ｍ〜６００ｒｐｍに設定し、第一混練ゾーンのバレル設
定温度を結晶性熱可塑性樹脂の融点＋３０℃〜１００℃
に設定し、バレルの指示温度を設定温度に対して−２０
℃〜＋３０℃に制御し、二酸化炭素を１〜１５ＭＰａの
注入圧力で注入すること、Ｃゾーンより下流側における
圧力を０〜２ＭＰａとすること、結晶性熱可塑性樹脂
が、粘度平均分子量３０万以上の高密度ポリエチレン又
はその組成物であること、結晶性熱可塑性樹脂が、粘度
平均分子量１０万以上のポリプロプレン又はその組成物
であること、結晶性熱可塑性樹脂が、重量平均分子量１
０万以上のポリオキシメチレン又はその組成物であるこ
と、押し出された結晶性熱可塑性樹脂の二酸化炭素によ
る発泡倍率を１０倍未満とすること、をその好ましい態
様として含むものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に、図面
を用いて説明する。
【００１２】本発明の一例に係る二軸同方向回転押出機
の概略を図１に示す。図１中において、１は押出機、２
はホッパー、３は第一混練ゾーン、４はダイ部、５は注
入装置、６はポンプ、７は二酸化炭素ボンベ（液化炭酸
ガスボンベ）、８は押出機のギアボックスである。
【００１３】本発明の二軸同方向回転押出機は、既存の
二軸同方向回転押出機をベースとして、これを改造する
ことで容易に得られるもので、このベースとなる二軸同
方向回転押出機としては、例えばワーナー＆フライドラ
ー社（ドイツ）製のＺＳＫシリーズ、東芝機械社製のＴ
ＥＭシリーズ、日本製鋼所社製ＴＥＸシリーズなどを挙
げることができる。
【００１４】本発明におけるギアボックス８の比トルク
（ＳＴ）は、下記式から計算される値をいう。
【００１５】ＳＴ＝ＧＴ／ＦＶ ＧＴ：ギアボックストルク（Ｎ・ｍ） ＦＶ：二軸同方向回転押出機スクリュの軸間距離Ｌの３
乗（ｃｍ3）
【００１６】上記ＳＴは、１５０Ｎ・ｍ／ｃｍ3〜４０
０Ｎ・ｍ／ｃｍ3であることが必要で、１６０Ｎ・ｍ／
ｃｍ3〜３５０Ｎ・ｍ／ｃｍ3であることが好ましく、さ
らに好ましくは１７０Ｎ・ｍ／ｃｍ3〜３００Ｎ・ｍ／
ｃｍ3である。ＳＴが１５０Ｎ・ｍ／ｃｍ3未満である
と、バレル温度を下げ、熱劣化を抑制しやすい混練を行
うことができずない。また、ＳＴが４００Ｎ・ｍ／ｃｍ
3より大きい場合は、ギアボックスの強度上、製作が困
難となる。
【００１７】本発明における第一混練ゾーン３とは、ホ
ッパー２から供給される熱可塑性樹脂が可塑化されるゾ
ーンをいう。この第一混練ゾーン３の長さは、スクリュ
径Ｄ（図３〜５参照）の５〜２０倍程度であることが好
ましい。
【００１８】図２は、上記第一混練ゾーン３における圧
力分布を示す図である。図示されるように、本発明にお
ける第一混練ゾーン３は、最も高い圧力ピーク値を示す
Ａゾーンと、Ａゾーンのピーク値より低い圧力ピーク値
を示すＣゾーンと、ＡゾーンとＢゾーンの圧力ピーク間
の谷部となるＢゾーンとが、押出方向に沿ってＡゾー
ン、Ｂゾーン、Ｃゾーンの順に並んだ２山の圧力分布を
呈するものとなっている。
【００１９】上記第一混練ゾーン３における圧力分布
は、当該第一混練ゾーン３のスクリュ構成によってもた
らされるもので、このスクリュ構成に基づく圧力分布
は、特開平９−２９８１９号公報に記載の技術を使って
求めることができる。この圧力分布の計算は、ニュート
ニアン流体の溶融粘度は１００００×ＥＰＸ（−０．０
１×樹脂温度）Ｐａ、比熱０．５ｋｃａｌ／ｋｇ℃、Ｂ
ゾーンのガス圧力は大気圧（０．１０３ＭＰａ）、バレ
ル温度１８０℃、無次元押出量０．０１、スクリュ回転
数５ｒｐｓ、密度１０００ｋｇ／ｍ3の条件で計算す
る。また、第一混練ゾーンのバレル温度は、結晶性熱可
塑性樹脂の場合融点、非晶性熱可塑性樹脂の場合はガラ
ス転移点とする。
【００２０】ホッパー２から供給された熱可塑性樹脂
は、第一混練ゾーン３のＡゾーンで溶融され、Ｂゾーン
で二酸化炭素が注入され、Ｃゾーンで溶融樹脂と二酸化
炭素が混合されることになる。ＡゾーンとＣゾーンに
は、Ｂゾーンで注入される二酸化炭素をシールする役割
もある。Ｂゾーンの特徴は、圧力（溶融樹脂の圧力）が
上がらないゾーンとなっていることで、本発明の押出機
１は、このＢゾーンに二酸化炭素を注入する注入装置５
を有する。Ｂゾーンは、圧力が上がらないスクリュ構成
のため、注入装置５による二酸化炭素の注入が容易にな
る。Ｂゾーンの圧力が高いと、この圧力に抗してより高
圧で二酸化炭素を注入しなければならなくなるため、Ｃ
ゾーンのシールが破れやすくなる。また、Ｂゾーンの圧
力が高いと、二酸化炭素を注入する前に、二酸化炭素を
注入するための注入装置５のノズル孔に溶融樹脂が漏れ
込み、ノズル孔が詰まるトラブルを生じやすくなる。
【００２１】ＡゾーンとＣゾーンのスクリュ構成は、そ
れぞれ、ニュートラルディスクを少なくとも１個以上
と、無次元圧力勾配値が−２０００〜−４００のスクリ
ュエレメントを少なくとも１個以上とを組み合わせたも
のであることが好ましい。この組み合わせによると、Ａ
ゾーンとＣゾーンを、圧力が高く、広いゾーンとするこ
とができ、シール性を向上させやすくなる。上記無次元
圧力勾配値は、−１５００〜−４００であることがより
好ましく、更に好ましくは−１０００〜−４２０であ
る。無次元圧力勾配値が−４００より大きい（０に近く
なる）と二酸化炭素のシールが不十分になりやすく、−
２０００より小さいとシェア発熱が大となり、熱劣化を
生じやすくなる。
【００２２】ＡゾーンとＣゾーンに用いる前記ニュート
ラルディスクとしては、図３に示される捻れ角度θが９
０度のニーディングディスクでが好ましい。このニィー
ディングディスクの羽の数は５枚が好ましく、スクリュ
長さＬはスクリュ径Ｄ（羽の長軸方向）の０．５〜１．
５倍の範囲が好ましい。
【００２３】ＡゾーンとＣゾーンに用いる、前記無次元
圧力勾配値が−２０００〜−４００のスクリュエレメン
トとしては、図４に示される逆ネジスクリュ又は図５に
示されるバリスターリングが好ましい。図４の逆ネジス
クリュのスクリュピッチＰは、スクリュ径Ｄの０．２５
〜１倍の範囲であることが好ましい。また、図５のバリ
スターリングのスクリュ長さＬは、スクリュ径Ｄ（長径
部）の０．３〜１．０倍の範囲が好ましく、スクリュ
（長径部）とバレル隙間は、スクリュ径Ｄの０．０２５
〜０．０５倍の範囲が好ましい。
【００２４】なお、無次元圧力勾配値は、スクリュ軸方
向、半径方向の二次元の圧力分布計算法で得られるスク
リュ軸方向の無次元圧力勾配の値で、無次元押出量が
０．０１（後述する好ましい無次元押出量の範囲である
０．００２５〜０．０２０の中間値）の時の値である。
また、無次元押出量は、次式によって計算することがで
きる。但し、ＤＬＱは無次元押出量、Ｑは押出量（ｍ3
／ｈ）、Ｄはスクリュ径（ｍ）、ｎはスクリュ回転数
（ｒｐｓ）である。
【００２５】ＤＬＱ＝（Ｑ／３６００）／（Ｄ×Ｄ×
Ｄ）／（２×３．１４×ｎ）
【００２６】Ｂゾーンのスクリュは、図３において、ス
クリュ長さＬがスクリュ径Ｄ（羽の長軸方向）の１〜１
０倍で、かつ羽幅Ｈｂがスクリュ径Ｄの０．０５倍以上
０．５倍未満のニーディングディスクライト、及び／又
は、無次元圧力勾配値が０以上の右回りスクリュから構
成されていることが好ましい。
【００２７】ＡゾーンとＣゾーンには、それぞれ、前述
した２種類のスクリュエレメントを１個ずつ以上用いる
ことが好ましいが、この前述した２種類のスクリュエレ
メントに加えて組み合わせることが可能なスクリュエレ
メントとしては、右向きのニーディングディスク（図５
のニーディングディスクの捻れ角度θが１５〜７５度の
もの）、送りのスクリュ（図３の逆ネジとネジが反対方
向のスクリュエレメント）を挙げることができる。
【００２８】本発明の混練方法は、上述のギアボックス
８の比トルクと、第一混練ゾーン３のスクリュ構成と、
注入装置５とを有する二軸同方向回転押出機を用い、熱
可塑性樹脂を、注入装置５から二酸化炭素を注入しなが
ら可塑化混練する方法である。
【００２９】本発明における混練対象である熱可塑性樹
脂とは、熱可塑性樹脂及びその組成物を意味する。ま
た、熱可塑性樹脂は、非晶性熱可塑性樹脂でも結晶性熱
可塑性樹脂でもよいが、本発明の混練方法は、結晶性熱
可塑性樹脂に適している。非晶性熱可塑性樹脂とは、非
晶性熱可塑性樹脂及びその組成物を意味し、結晶性熱可
塑性樹脂とは、結晶性熱可塑性樹脂及びその組成物を意
味する。また、本発明で混練対象とする結晶性熱可塑性
樹脂は、一旦融点以上に加熱して冷却た後でも融点が消
失せずに維持される結晶性熱可塑性樹脂である。
【００３０】本発明において、注入装置５で注入する二
酸化炭素は、通常、ガス状体で供給されるが、液化状態
で供給することもできる。
【００３１】本発明の混練方法においては、無次元押出
量ＤＬＱを０．００２５〜０．０２の範囲とすることが
好ましく、より好ましくは０．００２〜０．０１７の範
囲とすることであり、更に好ましくは０．００２〜０．
０１５の範囲とすることである。無次元押出量ＤＬＱが
０．００２より小さいと、溶融樹脂の剪断発熱が大きく
なって、加熱劣化を生じやすくなり、無次元押出量ＤＬ
Ｑが０．０２より大きいと、押出負荷が上がり、ベント
アップなどを生じやすくなる。
【００３２】本発明の混練方法におけるスクリュ回転数
は、５０〜６００ｒｐｍの範囲とすることが好ましく、
より好ましくは７５〜５００ｒｐｍの範囲とすることで
あり、更に好ましくは１００〜５００ｒｐｍの範囲とす
ることである。スクリュ回転数が５０ｒｐｍ未満である
と良好な生産性が得にくく、６００ｒｐｍより高いと剪
断発熱で加熱劣化を生じやすくなる。
【００３３】本発明の混練方法において、第一混練ゾー
ン３のバレル設定温度は、混練対象が結晶性熱可塑性樹
脂である場合、結晶性熱可塑性樹脂の融点＋３０℃〜１
００℃に設定するのが好ましく、更に好ましくは融点＋
４０℃〜７０℃の範囲である。この融点とは、示差走査
式熱容量測定装置で測定した融点をいう。また、第一混
練ゾーン３のバレル指示温度を、バレル設定温度に対し
て−２０℃から＋３０℃未満に制御することが好まし
い。このバレル指示温度の制御は、確実な温度制御を可
能にするために、第一混練ゾーンのバレルを冷却液で冷
却することで行うことが好ましい。第一混練ゾーン３の
バレルの冷却は、温調した（通常５０℃程度）押出機バ
レル温調用循環水を用いて行うこともできるが、第一混
練ゾーン３のバレル指示温度の制御専用に、−２０〜２
０℃の範囲で温調出来る冷却液を用意して行うことが好
ましい。冷却液としては、温調範囲が５〜２０℃の範囲
である場合は純水が好ましく、温調範囲が−２０〜５℃
の範囲である場合は、メタノールと純水を混合した混合
水が好ましい。特に高分子量の結晶性熱可塑性樹脂を混
練する場合には、溶融樹脂温度に伴う分子量低下を防止
する上で、バレル設定温度を融点＋４０〜７０℃に設定
し、バレル指示温度が設定値とほぼ同じ値になるように
バレル冷却を強化することが好ましい。
【００３４】尚、バレル設定温度とは、バレル温度を制
御する温度制御装置の設定温度であり、バレル指示温度
とは、測定されるバレルの温度である（通常温度制御装
置に表示される）。
【００３５】注入装置５によって前記Ｂゾーンで注入さ
れる二酸化炭素の注入圧力は、二酸化炭素の確実な注入
と設備的負担の軽減の観点から、１〜１５ＭＰａの範囲
であることが好ましく、より好ましくは１〜１２ＭＰａ
の範囲であり、更に好ましくは１〜８ＭＰａの範囲、最
適には１〜４ＭＰａの範囲である。
【００３６】本発明において、押し出された混練物の二
酸化炭素による発泡倍率は、１０倍未満であることが好
ましく、より好ましくは８倍未満であり、更に好ましく
は３倍未満である。発砲倍率を上げると強度が低下しや
すくなる。
【００３７】本発明における熱可塑性樹脂としては、例
えばポリオレフィン系樹脂（高密度ポリエチレン、中密
度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリ
エチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重
合体、エチレン・αオレフィン共重合体等）、ホモポリ
オキシメチレン、ポリオキシメチレンコポリマー、ポリ
フェニレンスルヒド、シンジオタクチックポリスチレ
ン、ポリアミド系樹脂（ナイロン６、ナイロン６６、芳
香族ポリアミド、芳香族・脂肪族ポリアミド共重合体
等）、ポリエステル系樹脂（ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンテレフタレート等）、ポリフェニレン
エーテル、ポリカーボネイト、ポリスチレン系樹脂、水
素添加スチレン・ブタジエンブロック共重合体、水素添
加スチレン・イソプレンブロック共重合体等を挙げるこ
とができる。この中で高密度ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリオキシメチレン、ポリアミド系樹脂、ポリエ
ステル系樹脂等の結晶性熱可塑性樹脂が好ましい。結晶
性熱可塑性樹脂の中でも、、低融点結晶性熱可塑性樹脂
は、同一圧力下では、加工温度が低く、二酸化炭素の溶
解度が高くなるので特に好ましい。
【００３８】上述のように、本発明は結晶性熱可塑性樹
脂に適しており、この結晶性樹脂樹脂は、結晶性熱可塑
性樹脂を連続相として、分散相にポリフェニレンエーテ
ル、ポリカーボネート、ポリスチレン系樹脂、水素添加
スチレン・ブタジエンブロック共重合体、水素添加スチ
レン・イソプレンブロック共重合体などを配したもので
あってもよい。
【００３９】本発明は、結晶性熱可塑性樹脂の中でも、
熱劣化しやすい粘度平均分子量（Ｍｖ）が３０万以上の
高密度ポリエチレン又はその組成物、粘度平均分子量
（Ｍｖ）が１０万以上のポリプロプレン又はその組成
物、重量平均分子量（Ｍｗ）が１０万以上のポリオキシ
メチレン又はその組成物でも熱劣化を抑制して混練する
ことができ、これらの混練において大きな効果を得るこ
とができる。
【００４０】ポリエチレン、ポリプロピレンの粘度平均
分子量（Ｍｖ）は、次のようにして求める。すなわち、
溶媒としてテカリンを使用し、測定温度１３５℃にて
［η］を測定し、ポリエチレンの粘度平均分子量（Ｍ
ｖ）は下記式により求める。
【００４１】［η］＝０．０００６８×Ｍｖ0.67 また、ポリプロピレンの粘度平均分子量（Ｍｖ）は下記
式により求める。 ［η］＝０．０００１１×Ｍｖ0.80
【００４２】上記以外の熱可塑性樹脂の分子量は、ゲル
パーミエションクロマトグラフィー（以下ＧＰＣ）で測
定する。
【００４３】本発明で混練対象とする熱可塑性樹脂は、
例えば重質炭酸カルシウム、膠質炭酸カルシウム、軟質
炭酸カルシウム、シリカ、カオリン、クレー、酸化チタ
ン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、アルミナ、水酸化マグネ
シウム、タルク、マイカ、ガラスフレーク、ハイドロタ
ルサイト、針状フィラー（ウオラストナイト、チタン酸
カリウム、塩基性硫酸マグネシウム、セプライト、ゾノ
トライト、ホウ酸アルミニウム）、ガラスビーズ、シリ
カビーズ、アルミナビーズ、カーボンビーズ、ガラスバ
ルーン、金属系導電性フィラー、非金属製導電性フィラ
ー、カーボン、磁性フィラー、圧電・焦電フィラー、摺
動性フィラー、封止材用フィラー、紫外線吸収フィラ
ー、制振用フィラー等とガラスファイバー、炭素繊維、
金属繊維、導電性フィラー（ケッチェンブラック、アセ
チレンブラック）、滴下防止剤（テトラフルオロエチレ
ン，シリコン樹脂）、難燃剤、オイル、安定剤、潤滑
剤、相溶化剤、その他の添加剤を添加したものとするこ
とができる。
【００４４】
【実施例】以下、実施例及び比較例により更に説明す
る。
【００４５】まず、実施例及び比較例に使ったスクリュ
エレメントの種類、構成及び無次元圧力勾配値を表１に
示す。表１におけるＫＲはニーディングディスクライ
ト、ＫＮはニュートラルディスク、ＫＬはニーディング
ディスクレフト、ＳＣ−Ｌは逆回りスクリュ、ＳＣは右
回りスクリュ、ＢＲはバリスターリングである。
【００４６】実施例及び比較例に使ったスクリュ構成
と、Ａ〜Ｃゾーンの区分けと、圧力計算値を表２に示
す。スクリュ径Ｄは総て２５ｍｍ、スクリュ構成の長さ
は総てスクリュ径Ｄの１５．３６倍、とした。また、表
２における１〜１３は、ホッパーからダイ部方向に順
に、設置した順番を示す。第一混練ゾーンの圧力分布
は、前述した圧力分布の計算に従い、表１の無次元圧力
勾配、押出機スクリュ径２５ｍｍ、押出量１７．７ｋｇ
／ｈ（無次元押出量０．０１より）、スクリュ回転数５
ｒｐｓで計算した。表２に示される圧力値（Ｍｐａ）
は、Ａゾーンは最高圧力値、Ｂゾーンはガス注入口、Ｃ
ゾーンは最高圧力値である。
【００４７】押出機は、図１に示されるような二軸同方
向回転押出機（ワーナー・アンド・フライドラー社製
「ＺＳＫ−２５」、Ｌ／Ｄ＝４２、１０バレル、比トル
ク＝１７５Ｎ・ｍ／ｃｍ3）を使い、スクリュ構成を変
えて使用した。
【００４８】押出条件は、以下の実施例及び比較例の説
明において特記されていない場合は、熱可塑性樹脂はト
ップからフィードし、供給量は７ｋｇ／ｈ、スクリュ回
転数は３００ｒｐｍとした。二酸化炭素を注入する場
合、Ｂゾーンから注入し、注入量は０．３８５ｋｇ／
ｈ、注入圧力は４ＭＰａとし、ダイ部にＴダイを付け、
厚さ１ｃｍ×幅１０ｃｍで混練物を吐出させた。
【００４９】この吐出された混練物は、Ｔダイから出て
２秒後に、４０℃の冷却水の張ったストランドバスに漬
けて冷却した。この冷却した混練物を粉砕機で砕いて、
直径約３ｍｍ未満のペレットにした。このペレットを金
型温度１８０℃のプレス成形機で圧縮成形し、得られた
圧縮成形物について引張強度、引張伸び、色目を測定し
た。
【００５０】引張強度と引張伸びは、１／８インチのダ
ンベルをＡＳＴＭのＤ６５８の金型を使って成形して測
定した。
【００５１】色目は、厚み３ｍｍで５ｃｍ角のプレート
を圧縮成形で作り、目視判定した。
【００５２】重量平均分子量は、ＧＰＣ装置（Ｗａｔｅ
ｒｓ社製「ＡＬＣ／ＧＰＣ・１５０−Ｃ型」）を使って
測定した。
【００５３】発泡倍率は、二酸化炭素を注入して押し出
した樹脂と二酸化炭素を注入せずに押し出した樹脂の密
度を測定し、（二酸化炭素注入なし密度）／（二酸化炭
素注入有り密度）の比で計算した。
【００５４】実施例１〜５及び比較例１〜５の測定結果
を表３、実施例６〜実施例１０及び比較例６〜比較例９
の測定結果を表４に示す。
【００５５】実施例１ スクリュ構成「Ａ」を用い、融点１３５℃、粘度平均分
子量（Ｍｖ）１００万の高密度ポリエチレン（ＨＤＰ
Ｅ：三井化学社製「ハイゼックスミリオン１４５Ｍ」）
の粉体をフィーダーに入れ、バレル温度を１８０℃に設
定し、第一混練ゾーンのバレル冷却バルブを開け、所定
の押出量で押し出し、二酸化炭素は注入圧力３ＭＰａ
で、前記規定量を供給した。
【００５６】比較例１ 実施例１の二酸化炭素フィードを止めた以外は、実施例
１と同じ条件で実施した。
【００５７】二酸化炭素を供給していないため、トルク
アップと溶融樹脂温度がアップし、物性も低下した。
【００５８】比較例２ 実施例１のスクリュ構成を「Ｅ」に変えて、その他は実
施例１と同じ条件で実施した。
【００５９】Ｃゾーンのメルトシールが不完全で、溶融
樹脂がＴダイから突沸した。
【００６０】比較例３ 実施例１のスクリュ構成を「Ｆ」に変えて、その他は実
施例１と同じ条件で実施した。
【００６１】Ｃゾーンのメルトシールが不完全で、樹脂
がＴダイから突沸した。
【００６２】比較例４ 実施例１の押出機ギアボックストルクの設定最大値を１
００Ｎ・ｍ／ｃｍ3に設定した以外は、実施例１と同じ
条件で実施した。
【００６３】押出機は、トルクオーバーで停止した。回
転数を３００ｒｐｍから６００ｒｐｍに上げて、トルク
オーバーを解消した。しかし、Ｔダイの出口における樹
脂温度は３６０℃まで上昇し、分子量が低下し、色、物
性も低下した。
【００６４】実施例２ 実施例１のスクリュ構成を「Ｂ」に変えて、その他は実
施例１と同じ条件で実施した。
【００６５】実施例３ 実施例１のスクリュ構成を「Ｃ」に変えて、その他は実
施例１と同じ条件で実施した。
【００６６】実施例４ 実施例１のスクリュ構成を「Ｄ」に変えて、その他は実
施例１と同じ条件で実施した。
【００６７】実施例５ 実施例１の樹脂１００重量部に対し、水素添加スチレン
ブチレンブロック共重合体（シェル社製「Ｇ−１６５
１」）１０重量部を添加した以外は、実施例１と同じ条
件で実施した。
【００６８】比較例５ 実施例５の二酸化炭素フィードを止めた以外は、実施例
５と同じ条件で実施した。
【００６９】二酸化炭素を供給していないため、トルク
アップと樹脂温度がアップし、物性も低下した。
【００７０】実施例６ 実施例１の樹脂１００重量部に対し、水素添加スチレン
ブチレンブロック共重合体（ＨＴＲ：シェル社製「Ｇ−
１６５１」）１０重量部とポリフェニレンエーテル（Ｐ
ＰＥ：η＝０．５３）１０重量部を添加した以外は、実
施例１と同じ条件で実施した。
【００７１】比較例６ 実施例６の二酸化炭素フィードを止めた以外は、実施例
６と同じ条件で実施した。
【００７２】二酸化炭素を供給していないため、トルク
アップと樹脂温度がアップし、物性も低下した。
【００７３】実施例７ 実施例１の樹脂を粘度平均分子量（Ｍｖ）３０万の高密
度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）とした以外は、実施例１と
同じ条件で実施した。
【００７４】比較例７ 実施例７の二酸化炭素フィードを止めた以外は、実施例
７と同じ条件で実施した。
【００７５】二酸化炭素を供給していないため、トルク
アップと樹脂温度がアップし、物性も低下した。
【００７６】実施例８ 実施例１の樹脂を粘度平均分子量（Ｍｖ）３０万のポリ
プロピレン（ＰＰ）とした以外は、実施例１と同じ条件
で実施した。
【００７７】比較例８ 実施例８の二酸化炭素フィードを止めた以外は、実施例
８と同じ条件で実施した。
【００７８】二酸化炭素を供給していないため、トルク
アップと樹脂温度がアップし、物性も低下した。
【００７９】実施例９ 実施例１の樹脂を重量平均分子量（Ｍｗ）２０万のポリ
オキシメチレンコポリマー（ＰＯＭ）とした以外は、実
施例１と同じ条件で実施した。
【００８０】比較例９ 実施例９の二酸化炭素フィードを止めた以外は、実施例
９と同じ条件で実施した。
【００８１】二酸化炭素を供給していないため、トルク
アップと樹脂温度がアップし、物性も低下した。
【００８２】実施例１０ 実施例１の二酸化炭素注入圧力を８ＭＰａに設定した以
外は、実施例１と同じ条件で実施した。
【００８３】
【表１】
【００８４】
【表２】
【００８５】
【表３】
【００８６】
【表４】
【００８７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
分子量低下が少なく、色目も良好で、引張強度、引張伸
びの物性が良好な混練物を得ることができるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例に係る押出機の概略を示す説明図
である。
【図２】本発明の押出機における第一混練ゾーンの説明
図である。
【図３】ニーディングディスクの説明図である。
【図４】逆ねじスクリュの説明図である。
【図５】バリスターリングの説明図である。
【符号の説明】
１ 押出機 ２ ホッパー ３ 第一混練ゾーン ４ ダイ部 ５ 注入装置 ６ ポンプ ７ 二酸化炭素ボンベ ８ ギアボックス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｋ 23:00 Ｂ２９Ｋ 23:00 101:12 101:12 Ｃ０８Ｌ 101:00 Ｃ０８Ｌ 101:00 Ｆターム(参考） 4F070 AC11 AC13 FA01 FC06 4F201 AA05 AA11 AA23 AM27 AR03 AR04 AR17 BA01 BC01 BC02 BC12 BC15 BK02 BK13 BK27 BK31 BK49 4G035 AB34 4G078 AA24 AB05 BA01 BA07 DA09

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ギアボックスの比トルクが１５０Ｎ・ｍ
    ／ｃｍ3〜４００Ｎ・ｍ／ｃｍ3で、第一混練ゾーンのス
    クリュ構成が、最も高い圧力ピーク値を示すＡゾーン
    と、Ａゾーンのピーク値より低い圧力ピーク値を示すＣ
    ゾーンと、ＡゾーンとＢゾーンの圧力ピーク間の谷部と
    なるＢゾーンとが、押出方向に沿ってＡゾーン、Ｂゾー
    ン、Ｃゾーンの順に並んだ２山の圧力分布を呈する構成
    となっており、しかもＢゾーンに二酸化炭素を注入する
    注入装置を有することを特徴する二軸同方向回転押出
    機。
  2. 【請求項２】 ＡゾーンとＣゾーンの両者のスクリュ
    が、ニュ−トラルディスクと、−２０００〜−４００の
    無次元圧力勾配値をもつスクリュエレメントとをそれぞ
    れ１個以上備えた構成となっており、Ｂゾーンのスクリ
    ュが、スクリュ長さがスクリュ径の１〜１０倍でかつ羽
    幅がスクリュ径の０．０５倍以上０．５Ｄ倍未満のニー
    ディングディスクライト、及び／又、は無次元圧力勾配
    値が０以上の右回りスクリュから構成されていることを
    特徴とする請求項１に記載の二軸同方向回転押出機。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の二軸同方向回転
    押出機を用い、熱可塑性樹脂を、注入装置から二酸化炭
    素を注入しながら可塑化混練することを特徴とする混練
    方法。
  4. 【請求項４】 熱可塑性樹脂が、結晶性熱可塑性樹脂で
    あることを特徴とする請求項３に記載の混練方法。
  5. 【請求項５】 無次元押出量を０．００２５〜０．０２
    ０に設定し、スクリュ回転数を５０ｒｐｍ〜６００ｒｐ
    ｍに設定し、第一混練ゾーンのバレル設定温度を結晶性
    熱可塑性樹脂の融点＋３０℃〜１００℃に設定し、バレ
    ルの指示温度を設定温度に対して−２０℃〜＋３０℃に
    制御し、二酸化炭素を１〜１５ＭＰａの注入圧力で注入
    することを特徴とする請求項３又は４に記載の混練方
    法。
  6. 【請求項６】 Ｃゾーンより下流側における圧力を０〜
    ２ＭＰａとすることを特徴とする請求項５に記載の混練
    方法。
  7. 【請求項７】 結晶性熱可塑性樹脂が、粘度平均分子量
    ３０万以上の高密度ポリエチレン又はその組成物である
    ことを特徴とする請求項５又は６に記載の混練方法。
  8. 【請求項８】 結晶性熱可塑性樹脂が、粘度平均分子量
    １０万以上のポリプロプレン又はその組成物であること
    を特徴とする請求項５又は６に記載の混練方法。
  9. 【請求項９】 結晶性熱可塑性樹脂が、重量平均分子量
    １０万以上のポリオキシメチレン又はその組成物である
    ことを特徴とする請求項５又は６に記載の混練方法。
  10. 【請求項１０】 押し出された結晶性熱可塑性樹脂の二
    酸化炭素による発泡倍率を１０倍未満とすることを特徴
    とする請求項７〜９のいずれかに記載の混練方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7776503B2 (en) 2005-03-31 2010-08-17 Ricoh Company, Ltd. Particles and manufacturing method thereof, toner and manufacturing method thereof, and developer, toner container, process cartridge, image forming method and image forming apparatus
US7879268B2 (en) 2006-11-10 2011-02-01 Ricoh Company Limited Apparatus and method for manufacturing particulate resin
CN112430383A (zh) * 2020-11-19 2021-03-02 中广核俊尔（上海）新材料有限公司 一种高流动增强pet/asa材料及其制备方法

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