CN110303612A - 复合树脂组合物的制造装置和制造方法 - Google Patents

复合树脂组合物的制造装置和制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供机械强度高的复合树脂组合物的制造装置。该复合树脂组合物的制造装置是对包含纤维状填料和热塑性树脂的原材料进行混炼,制造复合树脂组合物的制造装置,其具备:相对于中心轴旋转的第一旋转体;与第一旋转体平行配置,相对于中心轴旋转从而与第一旋转体成对构成混炼原材料的混炼部的第二旋转体;控制第一旋转体的温度的第一温度控制部;控制第二旋转体的温度的第二温度控制部;将隔着第一旋转体的中心轴而与混炼部对置的位置进行冷却的第一冷却部;和将隔着第二旋转体的中心轴而与所述混炼部对置的位置进行冷却的第二冷却部。

Description

复合树脂组合物的制造装置和制造方法
技术领域
本发明涉及复合树脂组合物的制造装置及制造方法,尤其涉及机械特性优异的含有纤维状填料的复合树脂组合物的制造装置及制造方法。
背景技术
聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)等所谓的“通用塑料”具有以下特征:比较廉价,与金属或陶瓷相比重量为几分之一的轻量,成形等的加工容易。因此,通用塑料被用于作为袋、各种包装、各种容器、片材类等多种生活用品的材料,另外被用于汽车部件、电气部件等工业部件、以及日用品、杂货用品等。
然而,通用塑料具有机械强度不充分等缺点。因此,通用塑料不具有对用于汽车等机械产品、及电气·电子·信息产品为代表的各种工业产品的材料要求的充分的特性,其应用范围受到限制成为现状。
另一方面,聚缩醛(POM)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、氟树脂等所谓的“工程塑料”的机械特性优异,用于汽车等机械产品、及电气·电子·信息产品为代表的各种工业产品。
然而,工程塑料具有价格昂贵,难以单体回收,环境负荷大的问题。
因此,希望大幅改善通用塑料的材料特性(机械强度等)。作为改善通用塑料的材料特性的方法,已知将2种以上的树脂或填料等添加剂配混而制造复合树脂的技术。尤其是出于提高机械强度的目的,使用作为纤维状填料的天然纤维、玻璃纤维、碳纤维等。其中纤维素等有机纤维状填料廉价,且废弃时的环境性也优异,因此作为强化用纤维近年来受到关注。
然而,为了充分地发挥由添加纤维状填料带来的机械强度提升效果,需要纤维状填料均匀分散。对于纤维状填料而言,填料彼此容易聚集,难以均匀分散。尤其是存在尺寸大的聚集物的情况下,容易以聚集物为起点产生裂纹,发生破裂,因此冲击强度降低。另外,由于发生聚集,由纤维状填料带来的弹性模量提升效果也未充分发挥。因此,在制造复合树脂过程中,使纤维状填料均匀分散是重要的。作为通过混炼进行原材料的分散的制造方法,可以举出专利文献1。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-184520号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,专利文献1记载的制造方法中,存在以下问题:在混炼时树脂材料以恒定的温度被持续加热,从而维持高温,复合树脂的粘度降低,未受到强力地剪切,原材料的分散性低,因此复合树脂的强度降低。另外,还存在以下问题:混炼过程中,原材料被维持在高温状态,因此原材料劣化(例如,分子量降低、着色等)。
本发明是用于解决上述以往的课题的技术方案,目的在于提供机械强度高的复合树脂组合物的制造装置。
用于解决问题的方案
本发明涉及的复合树脂组合物的制造装置是对包含纤维状填料和热塑性树脂的原材料进行混炼,制造复合树脂组合物的制造装置,其具备:
相对于中心轴旋转的第一旋转体;
与上述第一旋转体平行配置,相对于中心轴旋转从而与上述第一旋转体成对构成混炼上述原材料的混炼部的第二旋转体;
控制上述第一旋转体的温度的第一温度控制部;
控制上述第二旋转体的温度的第二温度控制部;
将隔着上述第一旋转体的中心轴而与上述混炼部对置的位置进行冷却的第一冷却部;和
将隔着上述第二旋转体的中心轴而与上述混炼部对置的位置进行冷却的第二冷却部。
本发明涉及的复合树脂组合物的制造方法是对包含纤维状填料和热塑性树脂的原材料进行混炼,制造复合树脂组合物的制造方法,
控制第一旋转体的温度和第二旋转体的温度,所述第二旋转体与上述第一旋转体平行配置,并与上述第一旋转体成对构成混炼上述原材料的混炼部,
将隔着上述第一旋转体的中心轴而与上述混炼部对置的位置、和隔着上述第二旋转体的中心轴而与上述混炼部对置的位置进行冷却,
旋转上述第一旋转体和上述第二旋转体,
利用上述混炼部混炼上述原材料。
发明效果
根据本发明涉及的复合树脂组合物的制造装置和制造方法,与持续加热并混炼的以往方法相比,能够对原材料强力施加剪切力,能够在树脂中使填料等添加剂均匀分散。因此,能够制作填料等添加剂的效果被充分发挥的、机械强度等高的复合树脂组合物。
附图说明
图1A是示出实施方式1涉及的复合树脂组合物的制造装置的构成的概要俯视图。
图1B是从图1A的a-a方向观察的示意性截面图。
图2A是实施方式1涉及的其他例的制造装置(双螺杆混炼机)的示意侧面图。
图2B是对于图2A的制造装置,省略了筒体的混炼部的上面图(俯视图)。
图2C是从图2A的b-b方向观察的截面图。
图3A是在实施方式1涉及的混炼方法中,使用具有周期性地发生加热和冷却的结构的混炼装置进行混炼时的温度经时变化的图。
图3B是示出在实施方式1涉及的混炼方法中,使用具有周期性地发生加热和冷却的结构的混炼装置进行混炼时的粘度经时变化的图。
图3C是示出使用了进行持续加热的混炼装置的现有方法混炼时的温度经时变化的图。
图3D是示出使用了进行持续加热的混炼装置的现有方法混炼时的粘度经时变化的图。
图4A是在实施方式1的混炼部的截面图中,将2个旋转体的对置部分局部放大的放大示意图。
图4B是示出树脂的对流导致的纤维状填料的移动的放大示意图。
图4C是示出混炼前的纤维状填料的状态的放大示意图。
图4D是示出混炼中的纤维状填料的状态的放大示意图。
图4E是示出混炼后的纤维状填料的状态的放大示意图。
图5是示出汇总了各实施例1~4和各比较例1~12的测定结果的表的图。
具体实施方式
第一方案涉及的复合树脂组合物的制造装置是对包含纤维状填料和热塑性树脂的原材料进行混炼,制造复合树脂组合物的制造装置,其具备:
相对于中心轴旋转的第一旋转体;
与上述第一旋转体平行配置,相对于中心轴旋转从而与上述第一旋转体成对构成混炼上述原材料的混炼部的第二旋转体;
控制上述第一旋转体的温度的第一温度控制部;
控制上述第二旋转体的温度的第二温度控制部;
将隔着上述第一旋转体的中心轴而与上述混炼部对置的位置进行冷却的第一冷却部;和
将隔着上述第二旋转体的中心轴而与上述混炼部对置的位置进行冷却的第二冷却部。
第二方案涉及的复合树脂组合物的制造装置是在上述第一方案中,上述第一旋转体和上述第二旋转体可以具有沿着与上述第一旋转体和上述第二旋转体的中心轴平行的方向,使上述原材料从原材料供给部移动至复合树脂排出部的螺杆形状,
上述第一温度控制部可以具有控制上述第一旋转体的上述原材料供给部的温度的第三温度控制部、和控制上述第一旋转体的上述复合树脂排出部的温度的第四温度控制部,
上述第二温度控制部可以具有控制上述第二旋转体的上述原材料供给部的温度的第五温度控制部、和控制上述第二旋转体的上述复合树脂排出部的温度的第六温度控制部。
第三方案涉及的复合树脂组合物的制造装置是在上述第一方案中,上述第一旋转体和上述第二旋转体可以分别在旋转体的表面具有凸部和凹部。
第四方案涉及的复合树脂组合物的制造装置是在上述第三方案中,上述凸部的顶点相距中心轴的距离与上述凹部的底面相距中心轴的距离之差相对于上述第一旋转体和上述第二旋转体各自的直径可以为0.05%以上且14%以下。
第五方案涉及的复合树脂组合物的制造方法是对包含纤维状填料和热塑性树脂的原材料进行混炼,制造复合树脂组合物的制造方法,
控制第一旋转体的温度和第二旋转体的温度,所述第二旋转体与上述第一旋转体平行配置,并与上述第一旋转体成对构成混炼上述原材料的混炼部,
将隔着上述第一旋转体的中心轴而与上述混炼部对置的位置、和隔着上述第二旋转体的中心轴而与上述混炼部对置的位置进行冷却,
旋转上述第一旋转体和上述第二旋转体,
利用上述混炼部混炼上述原材料。
第六方案涉及的复合树脂组合物的制造方法是在上述第五方案中,可以将隔着上述第一旋转体的中心轴而与上述混炼部对置的位置、和隔着上述第二旋转体的中心轴而与上述混炼部对置的位置进行冷却,使得与上述混炼部的温度差为5℃~80℃。
第七方案涉及的复合树脂组合物的制造方法是在上述第五方案中,在对应于上述混炼部的位置,可以控制上述第一旋转体的温度和上述第二旋转体的温度,使得上述第一旋转体和上述第二旋转体的温度差为5℃以上且100℃以下。
第八方案涉及的复合树脂组合物的制造方法是在上述第五方案中,上述第一旋转体和上述第二旋转体可以具有沿着与上述第一旋转体和上述第二旋转体的中心轴平行的方向使上述原材料从原材料投入部移动至复合树脂排出部的螺杆形状,
在对应于上述混炼部的位置,可以控制第一旋转体的温度和上述第二旋转体的温度,使得上述原材料投入部的温度比上述复合树脂排出部的温度高5℃以上且100℃以下的范围。
第九方案涉及的复合树脂组合物的制造方法是在上述第五至第八中的任一个方案中,可以以旋转速度差为5%以上且80%以下的方式,旋转上述第一旋转体和上述第二旋转体。
以下,对于实施方式涉及的复合树脂组合物的制造装置和制造方法,参照附图进行说明。需要说明的是,以下的说明中,对于相同的构成部分赋予相同的符号,适当省略说明。
(实施方式1)
图1A是示出实施方式1涉及的复合树脂组合物的制造装置(辊式混炼机)10的构成的概要俯视图。图1B是从图1A的a-a方向观察的示意性截面图。图2A是实施方式1涉及的其他例的复合树脂组合物的制造装置(双螺杆混炼机)10a的侧面图。图2B是对于图2A的制造装置,省略了筒体的混炼部20的上面图(俯视图)。图2C是从图2A的b-b方向观察的截面图。在此,混炼部20是指进行原材料的分散、混合的部分。需要说明的是,为了方便,在附图中,将构成制造装置10、10a的旋转体12、12a、12b的中心轴方向作为x方向,将垂直上方作为z方向,将2根旋转体12a、12b的配置方向作为-y方向。
作为实施方式1中的制造装置10、10a,可以使用图1A和图1B中示出的双螺杆混炼机、捏合机、班伯里混炼机、挤出机、图2A至图2C中示出的辊式混炼机等。其中,更优选使用双螺杆混炼机或辊式混炼机。在后文中,将双螺杆混炼机的旋转体作为螺杆处理,将辊式混炼机的旋转体作为辊处理。需要说明的是,制造装置10、10a只要具有旋转体作为混炼机构即可,并非限定于上述的装置。
图1A和图1B中示出的制造装置10为辊式混炼机。如图1A所示,该制造装置10中,2根辊状的旋转体12a、12b对置设置。具体来说,具备相对于中心轴2a旋转的旋转体12a、和与旋转体12a平行配置且相对于中心轴2b旋转的旋转体12b。2根旋转体12a、12b成对构成混炼原材料的混炼部20。
另外,该复合树脂组合物的制造装置10具备:将隔着旋转体12a的中心轴2a而与混炼部20对置的位置进行冷却的第一冷却部18a、和将隔着旋转体12b的中心轴2b而与混炼部20对置的位置进行冷却的第二冷却部18b。另外,具备控制旋转体12a的温度的第一温度控制部19a、和控制旋转体12b的温度的第二温度控制部19b。此外,第一温度控制部19a还可以具备:控制旋转体12a的上游侧的温度的第三温度控制部29a、和控制下游侧的温度的第四温度控制部29b。另外,第二温度控制部19b还可以具备:控制旋转体12b的上游侧的温度的第五温度控制部29c、和控制下游侧的温度的第六温度控制部29d。
图2A至图2C中示出的制造装置10a为双螺杆混炼机。如图2A所示,该制造装置10a具备:投入原材料的料斗14、将从料斗14投入的原材料导入至制造装置10a的混炼部的原材料供给部16、构成上述混炼部的2根旋转体12、和覆盖旋转体12的筒体11。
如图1A、图1B和图2B所示,制造装置10、10a的混炼部20构成于相互平行配置的2根旋转体12a、12b之间。各旋转体12a、12b具备沿x方向延伸的中心轴2a、2b、和设置于中心轴2a、2b的周围的混炼盘3a、3b。此外,旋转体12a、12b并非在混炼盘而是在旋转体12a、12b自身的表面具备微细的凸部13A和凹部13B。中心轴2a、2b通过未图示的电机而旋转。需要说明的是,2根旋转体12a、12b可以是同方向旋转,也可以是不同方向旋转。另外,混炼盘3a、3b可以是沿中心轴方向的螺旋状的螺杆。由此,随着旋转体12a、12b的旋转而沿旋转轴方向(x方向)一边混炼一边传送原材料。在该制造装置10a中,沿y方向相互平行配置的2根旋转体12a、12b的表面的凸部13A和凹部13B隔着混炼部20对置。另外,如图2B所示,在2根旋转体12a、12b的旋转轴方向(x方向),原材料被供给至旋转体12a、12b的部分定义为原材料供给部16。另外,旋转体12a、12b的复合树脂组合物被排出的部分定义为复合树脂排出部17。
该复合树脂组合物的制造装置10a具备:将隔着旋转体12a的中心轴2a而与混炼部20对置的位置进行冷却的第一冷却部18a、和将隔着旋转体12b的中心轴2b而与混炼部20对置的位置进行冷却的第二冷却部18b。另外,图2B中虽未图示,但与图1A同样具备控制旋转体12a的温度的第一温度控制部和控制旋转体12b的温度的第二温度控制部。
在本实施方式1中,2根上述旋转体12a、12b的温度可以随着原材料从供给方向朝向排出方向行进而使其减少。2根旋转体12a、12b也可以具有加热部。另外,为了使以纤维状填料为代表的添加剂均匀分散,优选混炼时的树脂为熔融状态。因此,在混炼前半部的原材料供给部16中,为了使处于固体状态的树脂迅速进行状态变化至熔融状态,需要比树脂的软化温度(熔点)高的温度。通过使树脂处于熔融状态,从而树脂具有流动性,以溶剂的形式发挥功能,添加剂的均匀分散推进。若树脂未成为熔融状态而保持固体状态,则在溶剂中不具有流动性,因此无法进行原材料的分散。因此,混炼部20中,也需要原材料供给部16为最高温。与此相对,混炼后半部的复合树脂排出部17中,希望树脂的粘度高、被施加强的剪切应力,因此优选比原材料供给部16的温度低。另外,为了顺利地排出复合树脂组合物,复合树脂排出部17也优选比原材料供给部16的温度低。温度过高的情况下,复合树脂组合物粘在旋转体12a、12b上,因此无法顺利排出。温度过低的情况下,复合树脂组合物固着于上述旋转体12a、12b表面,因此无法排出。因此,旋转体12a、12b的最低温的复合树脂排出部17的温度与最高温的原材料供给部16的温度相比,优选具有5℃以上且100℃以下的温度差。进而根据原料,更优选原材料供给部16与复合树脂排出部17的温度差为20℃以上且100℃以下。
另外,本实施方式1中,在上述2根旋转体12a、12b之间可以具有温度差。例如,旋转体12a的温度比旋转体12b的温度高的情况下,在混炼时,旋转体12b作为冷却部发挥功能,能够防止由剪切发热导致的树脂的温度上升。例如,如图1A所示,可以通过第一温度控制部19a和第二温度控制部19b,使旋转体12a的温度高于旋转体12b的温度。需要说明的是,在后文中,当作旋转体12a相对于旋转体12b而言为高温。另外,由于在上述旋转体12a、12b之间存在温度差,因此在树脂中产生对流,推进原材料的分散和纤维状填料的解纤。为了增大旋转体的温度差,需要使旋转体12a的温度极端变高、使旋转体12b的温度极端变低、或者进行二者。另一方面,旋转体12a、12b之间的温度差极大的情况下,有时产生问题。使温度极端变高时,原材料保持高温状态,因此发生原材料的劣化(分子量的降低、着色等)。相反,使温度极端变低的情况下,在旋转体12b的表面发生树脂的固着,无法进行良好的混炼。因此,具体来说,2根旋转体12a和旋转体12b的温度差优选为5℃以上且100℃以下,进而根据原料,温度差更优选为5℃以上且90℃以下。
因此,制造装置10、10a中,沿2根旋转体12a、12b的中心轴方向可以具有第三温度控制部29a、第四温度控制部29b、第五温度控制部29c、第六温度控制部29d。
图3A至图3D是示出复合树脂组合物的混炼时的温度和粘度经时变化的图。图3A是示出在实施方式1涉及的混炼方法中,使用具有周期性地发生加热和冷却的结构的混炼装置进行混炼时的温度经时变化的图。图3B是示出在实施方式1涉及的混炼方法中,使用具有周期性地发生加热和冷却的结构的混炼装置进行混炼时的粘度经时变化的图。图3C是示出使用了进行持续加热的混炼装置的现有方法混炼时的温度经时变化的图。图3D是示出使用了进行持续加热的混炼装置的现有方法混炼时的粘度经时变化的图。
在本实施方式1中,制造装置10a的混炼部与其以外的部位的树脂可以具有温度差。如图3A和图3B所示,在实施方式1的复合树脂组合物的制造方法中,混炼时周期性地发生冷却和加热,因此,在冷却部,复合树脂组合物的温度降低,粘度上升。通过冷却,复合树脂组合物具有高粘度,因此,在混炼部20进行混炼时,向复合树脂组合物施加大的剪切应力,推进原材料的分散和纤维状填料的解纤。因此,根据本实施方式的复合树脂组合物的制造方法,能够制作原材料经均匀分散的机械强度高的复合树脂组合物。为了增大温度差,需要将一侧的旋转体12a的温度极端变高,或将另一侧的旋转体12b的温度极端变低,或者进行二者。另一方面,温度差极端大的情况下,有时产生问题。使旋转体12a的温度极端变高的情况下,由于高温而原材料劣化(分子量的降低、着色等),由于粘度的降低而只能施加弱的剪切应力,原材料有时未均匀分散。使旋转体12b的温度极端变低的情况下,由于使温度过低,因此在旋转体12b处无法使处于固体状态的树脂在加热部变化为熔融状态,结果不是进行混炼,而是进行固体状态下的粉碎,因此无法制作复合树脂组合物。因此,具体来说,混炼部的旋转体12a与旋转体12b的树脂的温度差优选为5℃以上且80℃以下,进而根据原料更优选为10℃以上且80℃以下。
与此相对,如图3B所示,在以往的制造方法中,由于进行持续加热,复合树脂组合物的温度被维持在高温,粘度降低,因此无法充分施加剪切应力,原材料未均匀分散,以聚集物的形式存在,制作出机械强度等特性低的复合树脂组合物。
另外,比起瞬间性地成为高温,原材料的劣化(分子量的降低、着色等)更会由于长时间维持高温而发生。因此,通过使用冷却和加热随着旋转轴的周围的旋转而周期性地发生的本实施方式1涉及的制造方法,还能够抑制原材料的劣化。
作为具体的混炼装置的结构,例如可以举出在双螺杆混炼机的筒体的外周部设置流通冷却水的管的双螺杆混炼机、和安装有向辊局部性送风的送风机的辊式混炼机。上述设置于筒体的外周部的流通冷却水的管和局部性送风的送风机对应于上述的冷却部。
图4A至图4E是在图1B、图2C的混炼部20的截面图中,将2个旋转体12a、12b的对置部分22局部放大的图。图4A是示出具有微细凹凸13A、13B的旋转体12a、12b的隔着混炼部20相互对置的表面的构成的放大示意图。图4B是示出由树脂24的对流导致的纤维状填料26的移动的放大示意图。图4C至图4E示出混炼时的纤维状填料26的状态的经时变化,图4C是示出混炼前的纤维状填料26的状态的放大示意图。图4D是示出混炼中的纤维状填料26的状态的放大示意图。图4E是示出混炼后的纤维状填料26的状态的放大示意图。
如图4A至图4E所示,旋转体12a、12b优选在表面具有微细的凹凸13A、13B。由于存在上述凹凸13A、13B,因此在旋转体12a、12b旋转时,旋转体12a、12b之间的间隙连续地变化。由此,对纤维状填料26并非施加持续大致恒定的强度的剪切应力,间隙宽时剪切应力变小,间隙窄时剪切应力变大。若为间隙窄的状态,则借助剪切应力而纤维状填料26的前端解纤,但纤维状填料成为被剪切应力压住的状态,难以进行该程度以上的解纤。然而,从间隙窄的状态变化为间隙宽的状态时,剪切应力被缓和,因此被解纤的前端部扩展,从间隙宽的状态变化为间隙窄的状态时施加强的剪切应力,前端部的龟裂扩展下去。通过上述间隙宽窄的反复变化,有效地进行解纤。另外,通过具有微细的凹凸,有效地产生对流,也进行原材料的分散。另一方面,使用具有凹凸的旋转体的情况下,若间隙过宽则无法充分地施加剪切应力,无法进行解纤、分散。因此,具体来说,通过模拟算出旋转体表面的凹凸的适宜范围。例如,若将凸部13A的顶点与凹部13B的底面的距离,即与从凸部13A的顶点最远离的凹部13B的点的距离定义为凹部的深度,则优选在旋转体表面具有相对于旋转体的直径有0.05%以上且14%以下的深度的凹部。进而根据原料而优选具有有0.1%以上且14%以下的深度的凹部。
与此相对,使用在表面不具有凹凸的旋转体的情况下,微观上持续被施加大致恒定的强度的压力,因此,纤维状填料由于压力而易于保持固定的形状而难以进行解纤。
在本实施方式1中,优选2根上述旋转体12a、12b具有速度差。此时,希望比旋转体12b温度高的旋转体12a的速度比旋转体12b快。由于旋转体12a比旋转体12b温度高,在旋转体12b侧持续附着有复合树脂组合物,因此复合树脂组合物容易排出、回收。另外,通过2根旋转体12a、12b具有速度差,旋转体12a、12b之间的相向的面持续变化,最窄部分的间隙变化,因此高效地进行原材料的分散和纤维系填料的解纤。具体来说,2根旋转体12a、12b的速度差优选为5%以上且80%以下,2根旋转体12a、12b的速度差更优选为30%以上且80%以下。
实施方式1的原材料至少包含热塑性树脂和纤维状填料。需要说明的是,热塑性树脂与纤维状填料的亲和性低的情况下,有时添加分散剂。
作为实施方式1的热塑性树脂与纤维状填料的重量比率,优选为95%∶5%至10%∶90%的范围内。纤维状填料的重量比率小于5%的情况下,填料的量少,因此,无法期待由纤维增强效果带来的复合树脂组合物的机械特性的提升。纤维状填料的重量比率大于90%的情况下,树脂的量少,因此无法形成复合树脂组合物。因此,对于热塑性树脂与纤维状填料的重量比率,优选为上述范围内。
作为实施方式1的树脂,为了即使反复加热和冷却也确保具有良好的性能,优选为热塑性树脂。作为热塑性树脂,可以举出烯烃系树脂(包括环状烯烃系树脂)、苯乙烯系树脂、(甲基)丙烯酸系树脂、有机酸乙烯基酯系树脂或其衍生物、乙烯基醚树脂、含卤素树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、热塑性聚氨酯树脂、聚砜系树脂(聚醚砜、聚砜等)、聚苯醚系树脂(2,6-二甲苯酚的聚合物等)、纤维素衍生物(纤维素酯类、纤维素氨基甲酸酯类、纤维素醚类等)、有机硅树脂(聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷等)、橡胶或弹性体(聚丁二烯、聚异戊二烯等的二烯系橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯酸系橡胶、氨基甲酸酯橡胶、硅橡胶等)等。上述树脂可以单独或两种以上组合使用。需要说明的是,树脂具有热塑性即可,并非限定为上述材料。
这些热塑性树脂之中,树脂优选熔点比较低的烯烃系树脂。作为烯烃系树脂,除了烯烃系单体的均聚物以外,包括烯烃系单体的共聚物、烯烃系单体与其他共聚性单体的共聚物。作为烯烃系单体,例如可以举出链状烯烃类(乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯等α-C2-20烯烃等)、环状烯烃类等。这些烯烃系单体可以单独或两种以上组合使用。上述烯烃系单体之中,优选乙烯、丙烯等链状烯烃类。作为其他的共聚性单体,例如可以举出乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等脂肪酸乙烯基酯;(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等(甲基)丙烯酸系单体;马来酸、富马酸、马来酸酐等不饱和二羧酸或其酸酐;羧酸的乙烯基酯(例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等);降冰片烯、环戊二烯等环状烯烃;以及丁二烯、异戊二烯等二烯类等。这些共聚性单体可以单独或两种以上组合使用。作为烯烃系树脂的具体例,可以举出聚乙烯(低密度、中密度、高密度或线状低密度聚乙烯等)、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯-1等三元共聚物等链状烯烃类(尤其是α-C2-4烯烃)的共聚物等。
对于实施方式1的纤维状填料,出于提升机械特性等目的而使用,因此优选纤维状填料比树脂的弹性模量高。具体而言,可以举出碳纤维(carbon fiber)、碳纳米管、纸浆、纤维素、纤维素纳米纤维、木质纤维素、木质纤维素纳米纤维、碱性硫酸镁纤维(含氧硫酸镁纤维)、钛酸钾纤维、硼酸铝纤维、硅酸钙纤维、碳酸钙纤维、碳化硅纤维、硅灰石、硬硅钙石、各种金属纤维、棉、丝、羊毛或麻等天然纤维、黄麻纤维、人造丝或铜氨纤维等再生纤维、乙酸酯、普罗米克斯纤维(Promix)等半合成纤维、聚酯、聚丙烯腈、聚酰胺、芳族聚酰胺、聚烯烃等合成纤维,还有在这些的表面和末端进行了化学改性的改性纤维等。另外,在这些之中,从易获得性、弹性模量高、线膨胀系数低的观点出发,特别优选碳类、纤维素类。此外,从环境性的观点出发,优选纤维素类的天然纤维。
作为实施方式1的分散剂,可以举出各种钛酸酯系偶联剂、硅烷偶联剂、不饱和羧酸、马来酸、马来酸酐,或将其酸酐进行了接枝的改性聚烯烃、脂肪酸、脂肪酸金属盐、脂肪酸酯等。上述硅烷偶联剂优选为不饱和烃系、环氧系的偶联剂。分散剂的表面也可以利用热固化性或热塑性的聚合物成分处理而改性处理。本发明的实施方式中的复合树脂成型体的分散剂的含量优选为0.01质量%以上且20质量%以下,更优选0.1质量%以上且10质量%以下,进一步优选0.5质量%以上且5质量%以下。若分散剂的含量小于0.01质量%,则有时发生分散不良。另一方面,若分散剂的含量超过20质量%,则有时复合树脂成型体的强度降低。分散剂根据树脂和纤维状填料的组合来适当选择,在不需要分散剂的组合的情况下也可以不添加分散剂。
需要说明的是,实施方式1中说明了使用辊式混炼机(图1A和图1B)和双螺杆混炼机(图2A至图2C)作为制造装置的例子,不仅是双螺杆混炼机和辊式混炼机,还可以使用其他的混炼机。
实施例
(实施例1)
根据以下的制造方法制造含纤维素纤维的复合树脂成型体。如上所述,制造装置可以使用捏合机、班伯里混炼机、挤出机、辊式混炼机等,实施例中使用双螺杆混炼机。
将作为热塑性树脂的嵌段聚合物的聚丙烯(Japan Polypropylene Corporation制商品名:BC03B)、作为纤维状填料的针叶树纸浆(三菱制纸株式会社制商品名:NBKPCelgar)、和作为分散剂的马来酸酐改性聚丙烯(三洋化成工业株式会社制商品名:YOUMEX)按照重量比成为80∶15∶5的方式称量,并进行干式混合。
利用重量进料机将干式混合后的原材料按照2kg/h供给至混炼装置。如上所述,混炼装置使用按照在筒体外部安装流通冷却水的管、具有周期性地发生加热和冷却的结构的方式改良后的双螺杆混炼机(株式会社JSW TEX30a)。螺杆为中剪切型的规格。从双螺杆混炼机排出的复合树脂组合物被热切割,从而制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒。
使用所制作的含纤维素纤维的复合树脂颗粒,利用注塑成型机(日本制钢所制180AD)制作了复合树脂成型体的试验片。试验片的制作条件为树脂温度190℃,模具温度60℃,注射速度60mm/s,保压80Pa。颗粒经由料斗被咬入成形机的螺杆,以每单位时间的颗粒减少量来测定此时的侵入性,确认到为恒定。试验片的形状根据下述所述的评价项目变更,制作1号尺寸的哑铃型用于测定弹性模量。另外,制作60mm见方,厚度1.2mm的平板用于下落冲击试验。对所得到的含纤维素纤维的复合树脂成型体试验片通过以下的方法进行评价。
[复合树脂成型体的评价项目]
(未解纤部位的长径比,解纤部位的长度比例)
将所得到的含纤维素纤维的复合树脂颗粒浸渍于二甲苯溶剂,使聚丙烯溶解,对剩余的纸浆纤维利用SEM观察纤维的形状。测定约10根代表性的纤维的结果是,纤维直径为2~10μm的范围,纤维长度为200~1000μm的范围。另外,未解纤部位的长径比(以下,有时仅称为长径比。)约为100~200。纤维长度方向的端部视为解纤部位,解纤部位为整体纤维长度的约30%~40%。
(纤维状填料的比表面积)
将所得到的含纤维素纤维的复合树脂颗粒浸渍于二甲苯溶剂,使聚丙烯溶解,对剩余的纤维素纤维实施比表面积的测定。与原材料时相比,比表面积小于150%的情况评价为×,150%以上且小于200%的情况评价为△,200%以上的情况评价为○。
实施例1的复合树脂成型体中,该纤维素纤维的比表面积为210%,其评价为○。
(复合树脂成型体的弹性模量)
使用所得到的1号哑铃形状的试验片,实施拉伸试验。在此,作为弹性模量的评价方法,其数值小于1.8GPa的情况评价为×,1.8GPa以上且小于2.0GPa的情况评价为△,2.0GPa以上的情况评价为○。
实施例1的复合树脂成型体中,该试验片的弹性模量为2.3GPa,其评价为○。
(复合树脂成型体的下落冲击强度)
使用所得到的平板形状的试验片,实施下落冲击试验。具体来说,使重量为250g的重锥从高度80cm向试验片的板面下落,确认是否有裂痕。作为该评价方法,未确认到裂痕的情况评价为○,仅表面确认到裂痕,且该裂痕的长度小于10mm的情况评价为△,确认到贯通的裂痕或裂痕的长度为10mm以上的情况评价为×。
实施例1的复合树脂成型体中,该试验片未确认到裂痕,其评价为○。
(纤维状填料的聚集程度)
使用所得到的平板形状的试验片,利用光学显微镜观察纤维状填料的聚集物的数量和尺寸。在此,作为聚集程度的评价方法,在10mm见方的区域内1000μm以上的尺寸的聚集物为10个以上的情况评价为×,3个以上且小于10个的情况评价为△,小于3个的情况评价为○。
实施例1的复合树脂成型体中,该试验片的1000μm聚集物的数量为1个,其评价为○。
(分子量)
实施含纤维素纤维的复合树脂颗粒的分子量的测定。复合树脂颗粒的分子量分布与原材料相比大20%时评价为×,20%以下时评价为○。
实施例1的复合树脂成型体中,该颗粒的评价为○。
(复合树脂组合物的着色性)
实施含纤维素纤维的复合树脂颗粒的着色性试验。复合树脂颗粒的黄色度(YI值)与原材料相比增加时评价为×,未增加时评价为○。
实施例1的复合树脂成型体中,该颗粒的评价为○。
(实施例2)
实施例2中,将原材料供给部与复合树脂排出部的温度差变更为80℃,除此以外的条件与实施例1同样地制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒及成型体。对于评价,也实施与实施例1同样的评价。
(实施例3)
实施例3中,将螺杆间的温度差变更为70℃,除此以外的材料条件和工艺条件与实施例1同样地制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒及成型体。对于评价,也实施与实施例1同样的评价。
(实施例4)
实施例4中,将冷却水流动的速度变更为2倍,对于除此以外的材料条件和工艺条件,与实施例1同样地制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒及成型体。对于评价,也实施与实施例1同样的评价。
(比较例1)
比较例1中,将从原材料供给部至复合树脂排出部的温度变更为恒定,对于除此以外的材料条件和工艺条件,与实施例1同样地制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒及成型体。对于评价,也实施与实施例1同样的评价。
(比较例2)
比较例2中,以原材料供给部与复合树脂排出部的温度差成为120度的方式进行变更,对于除此以外的材料条件和工艺条件,与实施例1同样地制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒及成型体。对于评价,也实施与实施例1同样的评价。
(比较例3)
比较例3中,以施加于2根螺杆的温度相同的方式进行变更,对于除此以外的材料条件和工艺条件,与实施例1同样地制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒及成型体。对于评价,也实施与实施例1同样的评价。
(比较例4)
比较例4中,以施加于2根螺杆的温度差成为140℃的方式进行变更,对于除此以外的材料条件和工艺条件,与实施例1同样地制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒及成型体。对于评价,也实施与实施例1同样的评价。
(比较例5)
比较例5中,将混炼装置变更为未进行周期性地发生加热和冷却的改良的双螺杆混炼机(株式会社JSW TEX30a),对于除此以外的材料条件和工艺条件,与实施例1同样地制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒及成型体。对于评价,也实施与实施例1同样的评价。
(比较例6)
比较例6中,以使加热部与冷却部的温度差成为135℃的方式进行变更,对于除此以外的材料条件和工艺条件,与实施例1同样地制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒及成型体。对于评价,也实施与实施例1同样的评价。
(比较例7)
比较例7中,变更为在表面不具有凹凸的螺杆,对于除此以外的材料条件和工艺条件,与实施例1同样地制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒及成型体。对于评价,也实施与实施例1同样的评价。
(比较例8)
比较例8中,变更为在表面具有相对于螺杆的长径为20%的大小的凹凸的螺杆,对于除此以外的材料条件和工艺条件,与实施例1同样地制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒及成型体。对于评价,也实施与实施例1同样的评价。
(比较例9)
比较例9中,以2根螺杆的速度成为相同的方式进行变更,对于除此以外的材料条件和工艺条件,与实施例1同样地制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒及成型体。对于评价,也实施与实施例1同样的评价。
(比较例10)
比较例10中,以螺杆间的速度差为100%的方式进行变更,除此以外的材料条件和工艺条件与实施例1同样地制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒及成型体。对于评价,也实施与实施例1同样的评价。
(比较例11)
比较例11中,将聚丙烯、针叶树纸浆、马来酸酐改性聚丙烯的重量比变更为98.8∶1∶0.2,对于除此以外的材料条件和工艺条件,与实施例1同样地制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒及成型体。对于评价,也实施与实施例1同样的评价。
(比较例12)
比较例12中,将聚丙烯、针叶树纸浆、马来酸酐改性聚丙烯的重量比变更为4∶95∶1,对于除此以外的材料条件和工艺条件,与实施例1同样地制作含纤维素纤维的复合树脂颗粒。
将各实施例1~4和各比较例1~12的测定结果示于图5的表中。
由图5的表可以明确,将原材料供给部与复合树脂排出部的温度差变更为80℃的实施例2与实施例1相比,在复合树脂排出部施加大的剪切应力,因此解纤部位的长度比例成为40-50%,1000μm聚集物的数量为0个。因此,即使以90cm进行冲击试验也未确认到裂痕。将2根螺杆间的温度差变更为70℃的实施例3和将施加于2根螺杆的温度差变更为50℃的实施例4也得到同样的结果。根据以上,实施例2、3和4在全部试验中为与实施例1同等以上的结果。
比较例1中,将从原材料供给部至复合树脂排出部的温度变更为恒定。该比较例1与实施例1相比,在复合树脂排出部的粘度低,剪切应力弱,因此解纤部位的长度比例成为10-20%。因此,耐冲击性降低,在下落冲击试验中为破裂的结果。
比较例2中,以原材料供给部与复合树脂排出部的温度差成为120℃的方式进行变更。该比较例2中,使复合树脂排出部的温度过度降低,因此树脂固着于螺杆,无法排出复合树脂组合物。为了进行实验而将复合树脂排出部的温度设定为能够形成复合树脂组合物的最低限的温度的情况下,需要提高原材料供给部的温度以使得温度差成为120℃。在此情况下,反而由于温度过高,树脂的粘度显著降低,无法制作复合树脂组合物。
比较例3中,以施加于2根螺杆的温度相同的方式进行变更。该比较例3中,解纤部位的长度比例成为10-20%。因此,耐冲击性降低,在下落冲击试验中为破裂的结果。
比较例4中,以施加于2根螺杆的温度差成为140℃的方式进行变更。该比较例4中,由于过度降低低温侧的螺杆的温度,因此树脂固着于低温侧的螺杆,无法排出复合树脂组合物。另一方面,为了进行实验而将低温侧的螺杆的温度设定为能够形成复合树脂组合物的最低限的温度的情况下,需要提高高温侧的辊的温度以使得温度差成为140℃。在此情况下,反而由于温度过高,树脂的粘度显著降低,无法制作复合树脂组合物。
比较例5中,将混炼装置变更为未进行周期性地发生加热和冷却的改良的双螺杆混炼机(株式会社JSW TEX30a)。该比较例5中,由于由剪切发热带来的温度上升导致的粘度降低,因此未进行原材料的分散、纤维状填料的解纤,解纤部位的长度比例为10-20%。因此,耐冲击性降低,在下落冲击试验中为破裂的结果。
比较例6中,以使加热部与冷却部的温度差成为135℃的方式进行变更。该比较例6中,由于将冷却部的温度过度降低,无法将在冷却部处于固体状态的树脂在加热部变化为熔融状态,其结果不是进行混炼,而是进行固体状态下的粉碎,因此无法制作复合树脂组合物。为了进行实验而将冷却部的温度变更为树脂在加热部能够变化为熔融状态的温度,提高加热部的温度以使得温度差为140℃的情况下,反而加热部的温度变得过高,树脂的粘度显著降低,无法制作复合树脂组合物。
比较例7中,变更为在表面不具有凹凸的螺杆。该比较例7中,未能进行在螺杆表面的局部性区域内的纤维素纤维的解纤,因此解纤部位的长度比例为10-20%。因此,耐冲击性降低,在下落冲击试验中为破裂的结果。
比较例8中,变更为表面具有相对于螺杆的长径为20%的大小的凹凸的螺杆。该比较例8中,螺杆间的间隙变得过大,因此未向原材料充分施加剪切应力,1000μm以上的尺寸的聚集物的数量为20-30个。因此,耐冲击性降低,在下落冲击试验中为破裂的结果。
比较例9中,以2根螺杆的速度成为相同的方式进行变更。该比较例9中,由于间隙的变化少,因此未进行原材料的分散、纤维状填料的解纤,解纤部位的长度比例为20-30%。因此,耐冲击性降低,在下落冲击试验中为破裂的结果。
比较例10中,以螺杆间的速度差为100%的方式进行变更。该比较例10中,未进行原材料的分散、纤维状填料的解纤,解纤部位的长度比例为20-30%。因此,耐冲击性降低,在下落冲击试验中为破裂的结果。
比较例11中,减小了纤维素纤维的重量比率。该比较例11中,由于纤维素纤维的量少,因此粘度变低,未进行原材料的分散、纤维状填料的解纤,解纤部位的长度比例为20-30%。另外,由于纤维素的纤维的量过少,因此未体现出由纤维增强效果带来的复合树脂组合物的机械特性的提升,其结果是弹性模量降低,为1.4GPa。
比较例12中,增大了纤维素纤维的重量比率。该比较例12中,树脂的量与纤维素纤维的量相比极少,因此无法形成复合树脂组合物。
根据以上的评价可知,在工艺条件中过度增大原材料供给部与复合树脂排出部的温度差、施加于螺杆的温度差、加热部与冷却部的温度差的情况下,无法形成复合树脂组合物。然而,在上述各方案规定的范围(能够形成复合树脂组合物的范围)中,越是增大温度差,则剪切应力越大,因此有效地进行原材料的分散、纤维素纤维的解纤,能够制作具有高弹性模量、高耐冲击性的样品。根据以上可知,通过添加于复合树脂组合物中的纤维素纤维进行解纤,该纤维的解纤部位的长度的比例长,纤维素纤维的长径比大,聚集物的尺寸小,且均匀分散,从而复合树脂组合物表现出高弹性模量和高耐冲击性。
本发明涉及的复合树脂组合物的制造方法是将至少包含纤维状填料和热塑性树脂的原材料利用混炼装置混炼,制造复合树脂组合物的复合树脂组合物的制造方法,其特征在于,
上述混炼装置具有2根旋转体,上述各旋转体具有旋转轴、和设置于上述旋转轴的周围的凸部和凹部,上述2根旋转体相互平行配置,构成混炼部,
使用以下的混炼装置:在上述混炼部具有加热至少一侧的上述旋转体的加温设备,将上述2根旋转体的表面温度设定为相互不同的温度,对于至少一侧的上述旋转体的上述旋转轴的周围,在1周内发生加热和冷却。
根据本发明涉及的复合树脂组合物的制造方法,与混炼前相比,混炼后的纤维状填料的比表面积可以增加。
本发明涉及的复合树脂组合物的制造方法在沿着与至少一侧的上述旋转体的旋转轴平行的原材料的移动方向的下游侧设置冷却部,在上游侧设置加热部,上述加热部与上述冷却部的温度差可以为5℃以上且100℃以下。
本发明涉及的复合树脂组合物的制造方法中,上述两根旋转体的温度差可以为5℃以上且100℃以下。
本发明涉及的复合树脂组合物的制造方法中,上述混炼装置的冷却部的树脂温度与加热部相比可以具有5℃以上且80℃以下的温度差。
本发明涉及的复合树脂组合物的制造方法中,将上述凸部的顶点与上述凹部的底面的从上述凸部的顶点最远离的点的距离定义为上述凹部的深度时,作为上述旋转体,可以使用在旋转体表面具有相对于旋转体的直径为0.05%以上且14%以下的深度的凹部的旋转体。
本发明涉及的复合树脂组合物的制造方法中,上述2根旋转体的旋转速度差可以为5%以上且80%以下。
本发明涉及的复合树脂组合物的制造方法中,可以将热塑性树脂:纤维状填料按照95%∶5%至10%∶90%的范围的混合比制作上述复合树脂组合物。
本发明涉及的复合树脂组合物的混炼装置是对至少包含纤维状填料和热塑性树脂的原材料进行混炼,制造复合树脂组合物的复合树脂组合物的混炼装置,可以具备:
构成混炼部的2根旋转体,所述旋转体是相互平行配置的2根旋转体,上述各旋转体具有旋转轴、和设置于上述旋转轴的周围的凸部和凹部;
加温设备,在上述混炼部加热至少一侧的上述旋转体;
温度控制部,将上述2根旋转体的表面温度控制为相互不同的温度。
本发明涉及的复合树脂组合物的混炼装置中,对于上述旋转体而言,将上述凸部的顶点与上述凹部的底面的从上述凸部的顶点最远离的点的距离定义为上述凹部的深度时,作为上述旋转体,可以在旋转体表面具有相对于旋转体的直径为0.05%以上且14%以下的深度的凹部。
本发明涉及的复合树脂组合物的混炼装置中,上述2根旋转体的旋转速度差可以为5%以上且80%以下。
需要说明的是,在本发明中包括将上述的各种实施方式和/或实施例中的任意实施方式和/或实施例适当组合的技术方案,能够得到各实施方式和/或实施例所具有的效果。
产业上的可利用性
本发明涉及的复合树脂组合物可以提供与以往的通用树脂相比机械强度优异的成型体。根据本发明,能够提高树脂的特性,因此能够作为工程塑料的替代物或金属材料的替代物利用。因此,能够大幅削减工程塑料制或金属制的各种工业产品或生活用品的制造成本。还能够用于家电壳体、建材、汽车部件。
附图标记说明
2a、2b 中心轴
3a、3b 混炼盘
10 制造装置
11 筒体
12 旋转体
12a 旋转体(第一旋转体)
12b 旋转体(第二旋转体)
13A 凸部
13B 凹部
14 料斗
15 原材料投入口
16 原材料供给部
17 复合树脂排出部
18a 第一冷却部
18b 第二冷却部
19a 第一温度控制部
19b 第二温度控制部
20 混炼部
22 对置部分
24 树脂
26 纤维状填料
29a 第三温度控制部
29b 第四温度控制部
29c 第五温度控制部
29d 第六温度控制部

Claims (9)

1.一种复合树脂组合物的制造装置,其是对包含纤维状填料和热塑性树脂的原材料进行混炼,制造复合树脂组合物的制造装置,
其具备:
相对于中心轴旋转的第一旋转体;
与所述第一旋转体平行配置,相对于中心轴旋转从而与所述第一旋转体成对构成混炼所述原材料的混炼部的第二旋转体;
控制所述第一旋转体的温度的第一温度控制部;
控制所述第二旋转体的温度的第二温度控制部;
将隔着所述第一旋转体的中心轴而与所述混炼部对置的位置进行冷却的第一冷却部;和
将隔着所述第二旋转体的中心轴而与所述混炼部对置的位置进行冷却的第二冷却部。
2.如权利要求1所述的复合树脂组合物的制造装置,其中,
所述第一旋转体和所述第二旋转体具有沿着与所述第一旋转体和所述第二旋转体的中心轴平行的方向使所述原材料从原材料供给部移动至复合树脂排出部的螺杆形状,
所述第一温度控制部具有控制所述第一旋转体的所述原材料供给部的温度的第三温度控制部、和控制所述第一旋转体的所述复合树脂排出部的温度的第四温度控制部,
所述第二温度控制部具有控制所述第二旋转体的所述原材料供给部的温度的第五温度控制部、和控制所述第二旋转体的所述复合树脂排出部的温度的第六温度控制部。
3.如权利要求1所述的复合树脂组合物的制造装置,其中,
所述第一旋转体和所述第二旋转体分别在旋转体的表面具有凸部和凹部。
4.如权利要求3所述的复合树脂组合物的制造装置,其中,
所述凸部的顶点相距中心轴的距离与所述凹部的底面相距中心轴的距离之差相对于所述第一旋转体和所述第二旋转体各自的直径为0.05%以上且14%以下。
5.一种复合树脂组合物的制造方法,其是对包含纤维状填料和热塑性树脂的原材料进行混炼,制造复合树脂组合物的制造方法,
控制第一旋转体的温度和第二旋转体的温度,所述第二旋转体与所述第一旋转体平行配置,并与所述第一旋转体成对构成混炼所述原材料的混炼部,
将隔着所述第一旋转体的中心轴而与所述混炼部对置的位置、和隔着所述第二旋转体的中心轴而与所述混炼部对置的位置进行冷却,
旋转所述第一旋转体和所述第二旋转体,
利用所述混炼部混炼所述原材料。
6.如权利要求5所述的复合树脂组合物的制造方法,其中,
将隔着所述第一旋转体的中心轴而与所述混炼部对置的位置、和隔着所述第二旋转体的中心轴而与所述混炼部对置的位置进行冷却,以使得与所述混炼部的温度差为5℃~80℃。
7.如权利要求5所述的复合树脂组合物的制造方法,其中,
在对应于所述混炼部的位置,控制所述第一旋转体的温度和所述第二旋转体的温度,以使得所述第一旋转体和所述第二旋转体的温度差为5℃以上且100℃以下。
8.如权利要求5所述的复合树脂组合物的制造方法,其中,
所述第一旋转体和所述第二旋转体具有沿着与所述第一旋转体和所述第二旋转体的中心轴平行的方向使所述原材料从原材料投入部移动至复合树脂排出部的螺杆形状,
在对应于所述混炼部的位置,控制第一旋转体的温度和所述第二旋转体的温度,以使得所述原材料投入部的温度比所述复合树脂排出部的温度高5℃以上且100℃以下的范围。
9.如权利要求5~8中任一项所述的复合树脂组合物的制造方法,其中,
以旋转速度差为5%以上且80%以下的方式,旋转所述第一旋转体和所述第二旋转体。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4330090A1 (de) * 1992-10-27 1994-04-28 Color Metal Dr Ing Albers Masc Misch- und Scherwalzwerk für plastifizierbares Material
US5711794A (en) * 1994-07-21 1998-01-27 Chemical Research Technology Method for continuous production of varnish
US20030128624A1 (en) * 2001-11-29 2003-07-10 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho(Kobe Steel, Ltd.) Kneading apparatus
CN1699047A (zh) * 2004-05-21 2005-11-23 日信工业株式会社 碳纤维复合材料及其制造方法
JP2006341478A (ja) * 2005-06-09 2006-12-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 連続混練装置及び該装置を有する混練システム
JP2011126089A (ja) * 2009-12-16 2011-06-30 Ricoh Co Ltd 混練装置及びトナー製造方法
CN103079784A (zh) * 2010-08-27 2013-05-01 宝理塑料株式会社 玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的制造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4330090A1 (de) * 1992-10-27 1994-04-28 Color Metal Dr Ing Albers Masc Misch- und Scherwalzwerk für plastifizierbares Material
US5711794A (en) * 1994-07-21 1998-01-27 Chemical Research Technology Method for continuous production of varnish
US20030128624A1 (en) * 2001-11-29 2003-07-10 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho(Kobe Steel, Ltd.) Kneading apparatus
CN1699047A (zh) * 2004-05-21 2005-11-23 日信工业株式会社 碳纤维复合材料及其制造方法
JP2006341478A (ja) * 2005-06-09 2006-12-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 連続混練装置及び該装置を有する混練システム
JP2011126089A (ja) * 2009-12-16 2011-06-30 Ricoh Co Ltd 混練装置及びトナー製造方法
CN103079784A (zh) * 2010-08-27 2013-05-01 宝理塑料株式会社 玻璃纤维强化热塑性树脂组合物粒料的制造方法

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