DE112014006029T5 - Verfahren zur Herstellung einer transparenten Harzzusammensetzung - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer transparenten Harzzusammensetzung wird eine geschmolzene Harzmischung durch durchgängiges Liefern von Polycarbonatharz und Acrylharz an einen Doppelschneckenextruder hergestellt. Die geschmolzene Harzmischung wird an einen Einschneckenextruder geliefert, beinhaltend eine Schnecke, in der ein Scherbearbeitungsabschnitt bereitgestellt ist. Ferner wird durchgängig eine transparente Harzzusammensetzung durch Kneten der geschmolzenen Harzmischung in dem Scherbearbeitungsabschnitt hergestellt, der sich mit 500 bis 4000 UpM dreht.
Description
- Technisches Gebiet
- Hierin beschriebene Ausführungsformen betreffen allgemein ein Verfahren zur Herstellung einer transparenten Harzzusammensetzung enthaltend ein Polycarbonatharz und ein Acrylharz.
- Technischer Hintergrund
- Polycarbonatharz besitzt eine hervorragende Transparenz, Formstabilität und Schlagzähigkeit und wurde daher in verschiedenen Anwendungen, wie etwa Kraftfahrzeugen, elektronischen Vorrichtungen und Häusern eingesetzt. Obgleich das Harz jedoch wie obenstehend beschrieben hervorragende Eigenschaften besitzt, besitzt es jedoch eine geringere Oberflächenhärte und geringeren Widerstand gegen ultraviolettes Licht. In Anbetracht dieser Mängel wurde die Forschung und Entwicklung im Hinblick auf das Mischen des Harzes mit Acrylharz gefördert.
- Patentliteratur 1 offenbart eine Technik für die Gewinnung eines durchsichtigen Harzmaterials durch Kneten von Rohmaterialien aus Polycarbonatharz und Methylacrylatharzen mit in einer hochscherenden Bearbeitungsvorrichtung umfassend eine interne Rückführschnecke.
- In diesem Stand der Technik werden Rohmaterialien aus Polycarbonatharz und Methacrylatharzen aufgeschmolzen und nahe ihrem Schmelzpunkt bei 200 bis 240°C geknetet. Durch dieses Kneten wird die einen Durchmesser von 300 nm oder weniger aufweisende Dispersionsphase von Methacrylatharz gleichmäßig und dicht in die Polycarbonat-Matrixphase nanodispergiert. Somit werden die gekneteten Harzmaterialien transparent bzw. lichtdurchlässig.
- Die Patentliteratur offenbart ferner die folgenden technischen Gegenstände. Werden Rohmaterialien unter Verwendung einer Doppelschnecken- Schmelz/Knetvorrichtung gemischt, ist die Dispersionsphase größer als die Wellenlänge des sichtbaren Spektrums. Daher sind die gekneteten Harzmaterialien nicht lichtdurchlässig und werden weißlich.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Technisches Problem
- Die hochscherende Bearbeitungsvorrichtung aufweisend die in Patentliteratur 1 offenbarte ist eine schubartige Bearbeitungsvorrichtung und die gekneteten Harzmaterialien können nicht durchgängig extrahiert werden. Vielmehr dauert es zwei Minuten, um zwei bis 5 Gramm Ausgangsmaterial zu kneten. Die Produktivität ist somit verglichen mit herkömmlichen durchgängigen Herstellungsvorrichtungen wie etwa Extrudern schlecht. Tatsächlich ist es schwierig, die in Patentliteratur 1 offenbarte hochscherende Bearbeitungsvorrichtung auf eine Produktionslinie anzuwenden, die zum durchgängigen Produktion von Harzprodukten eingesetzt wird.
- Hierin beschriebenen Ausführungsformen liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum durchgängigen und effizienten Herstellen einer transparenten Harzzusammensetzung aus Polycarbonatharz und Acrylharz bereitzustellen.
- Mittel zum Lösen des Problems
- Um die Aufgabe zu lösen, umfasst das Verfahren zum Herstellen einer transparenten Harzzusammensetzung gemäß einer Ausführungsform:
Durchgängiges Liefern von Polycarbonatharz, bei dem eine gelieferte Menge pro Zeiteinheit auf 95 bis 60 Gew.-% festgelegt ist, und von Acrylharz, bei dem eine gelieferte Menge pro Zeiteinheit auf 5 bis 40 Gew.-% eingestellt ist, an einen Doppelschneckenextruder, bei dem zwei erste ineinandergreifende Schnecken mit höchstens 600 UpM in eine gleiche Richtung rotieren;
Herstellen einer geschmolzenen Harzmischung durch Schmelzen und Mischen des Polycarbonatharzes und des Acrylharzes in dem Doppelschneckenextruder, und durchgängiges Ableiten der geschmolzenen Harzmischung aus dem Doppelschneckenextruder;
durchgängiges Zuführen der von dem Doppelschneckenextruder abgeleiteten geschmolzenen Harzmischung zu einem Einschneckenextruder, wobei der Einschneckenextruder eine zweite Schnecke und einen Zylinder aufweist, in dem die zweite Schnecke aufgenommen ist, wobei die zweite Schnecke einen Fördergewindegang von einem Bodenendabschnitt zu einem apikalen Endabschnitt, und einen Scherbearbeitungsabschnitt in einem mittleren Abschnitt aufweist;
Herstellen einer transparenten Harzzusammensetzung durch Kneten der geschmolzenen Harzzusammensetzung in dem Scherbearbeitungsabschnitt, der sich mit zwischen 500 und 4000 UpM mit der zweiten Schnecke dreht; und
durchgängiges Ableiten der transparenten Harzzusammensetzung aus dem Einschneckenextruder. - Wirkungsweise der Erfindung
- Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich durchgängig und effizient eine transparente Harzzusammensetzung aus Polycarbonatharz und Acrylharz zu produzieren. Die Ausführungsformen können somit auf eine Fertigungsstraße angewendet werden, die durchgängig Harzprodukte fertigt.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine schematische Querschnittansicht, die schematisch eine in einem Herstellungsverfahren bei der vorliegenden Erfindung verwendete Produktionsvorrichtung zeigt. -
2 ist eine schematische Querschnittansicht, die einen in der vorliegenden Erfindung verwendeten Einschneckenextruder zeigt. -
3 ist eine schematische Querschnittansicht, die eine andere Ausführungsform des in dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Einschneckenextruders zeigt. - Modus zum Ausführen der Erfindung
- Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist untenstehend in Bezugnahme auf
1 bis3 erläutert. -
1 zeigt schematisch eine Herstellungsvorrichtung10 , die verwendet wird, wenn ein Verfahren zum Herstellen einer transparenten Harzzusammensetzung in der vorliegenden Erfindung implementiert wird. Die Herstellungsvorrichtung10 umfasst eine erste Rohmaterialzufuhr11 , eine zweite Rohmaterialzufuhr12 , einen Doppelschneckenextruder13 , ein Einzelrohr14 und einen Einschneckenextruder15 . - Die erste Rohmaterialzufuhr
11 ist ein Bauelement, das durchgängig (English: „continuous“; Deutsch: auch „ununterbrochen“ bzw. „kontinuierlich“) Polycarbonatharz A zuführt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die pro Zeiteinheit gelieferte Menge an Polycarbonatharz A in einem Bereich von 95 bis 60 Gew.-% eingestellt. Die zweite Rohmaterialzufuhr12 ist ein Bauelement, das durchgängig Acrylharz B liefert. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Menge an pro Zeiteinheit geliefertem Acrylharz B im Bereich von 5 bis 40 Gew.-% eingestellt. Der Doppelschneckenextruder13 ist ein Bauelement, das durch fortwährendes Mischen und Schmelzen des von der ersten Rohmaterialzufuhr11 gelieferten Polycarbonatharzes A und des von des zweiten Rohmaterialzufuhr12 gelieferten Acrylharzes B eine geschmolzene Harzmischung C herstellt. Die hergestellte geschmolzene Harzmischung C wird fortwährend aus dem Doppelschneckenextruder13 abgeführt. Das Einzelrohr14 ist derart strukturiert, dass die aus dem Doppelschneckenextruder13 abgeleitete Harzmischung C durch das Einzelrohr14 gelangt. Der Doppelschneckenextruder15 ist ein Element, das eine transparente Harzzusammensetzung D durch fortwährendes Kneten der von dem Einzelrohr14 gelieferten geschmolzenen Harzmischung C herstellt. Die hergestellte, transparente Harzzusammensetzung D wird durchgängig aus dem Einschneckenextruder15 abgeleitet. - Wie in
1 gezeigt ist, umfasst der Doppelschneckenextruder13 ein Gehäuse20 und zwei in einen Zylinder21 innerhalb des Gehäuses20 eingesetzte erste Schrauben22 (in der Figur ist lediglich eine Schraube gezeigt). Die ersten Schrauben22 drehen sich in der gleichen Richtung, während sie in dem Zylinder21 ineinandergreifen. Eine Zuführöffnung23 für Rohmaterial ist an einem Ende des Gehäuses20 in Längsrichtung bereitgestellt. Die Zufuhröffnung23 für Rohmaterial kommuniziert mit dem Zylinder21 an einer Position, die der Seite des Bodenendabschnitts der ersten Schnecken22 entspricht. - Polycarbonatharz A wird fortwährend von der ersten Rohmaterialzufuhr
11 an den Zylinder21 durch die Rohmaterialzufuhröffnung23 geliefert. Auf ähnliche Weise wird Acrylharz B durchgängig von der zweiten Rohmaterialzufuhr12 durch die Rohmaterialzufuhröffnung23 an den Zylinder21 geliefert. - Das andere Ende des Gehäuses
20 befindet sich an der apikalen Endabschnittsseite der ersten Schnecken22 . Das Einzelrohr14 ist mit dem anderen Ende des Gehäuses20 verbunden. Ein Erhitzer24 , der das Gehäuse20 erhitzt, ist an dem Außenumfangsabschnitt des Gehäuses20 angebracht. - Die ersten Schnecken
22 werden durch das Moment von einem Antriebsmotors (nicht gezeigt) gedreht. Das von der Materialzufuhröffnung23 für Rohmaterial an den Zylinder21 gelieferte Polyacrylatharz A und Arcylharz B werden durchgängig von den Bodenendabschnitten zu den apikalen Endabschnitten der ersten Schrauben22 in Verbindung mit der Rotation der ersten Schnecken22 geliefert. - Mit anderen Worten gelangen das Polycarbonatharz A und das Acrylharz B von einem Ende zum anderen Ende des Zylinders
21 durch den Zylinder21 . Zu diesem Zeitpunkt werden das Polycarbonatharz A und das Acrylharz B durch die rotierenden ersten Schnecken22 gerührt, und von dem Erhitzer24 erhitzt. Im Ergebnis werden das Polycarbonatharz A und das Acrylharz B aufgeschmolzen und vermischt, um zu einer geschmolzen Harzmischung C zu werden. - Die geschmolzene Harzmischung C, die fortwährend aus dem Doppelschneckenextruder
13 abgeleitet wird, gelangt durch eine Passage30 in dem Einzelrohr14 , und wird an den Einschneckenextruder15 geliefert. Ein Erhitzer31 wird an dem Außenumfang des Einzelrohrs14 angebracht. Der Erhitzer31 erhitzt das Einzelrohr14 derart, dass die geschmolzene Harzmischung C ihren geschmolzenen Zustand beibehält. - Wie in
1 dargestellt umfasst der Einschneckenextruder15 ein Gehäuse40 und eine in einen Zylinder41 in dem Gehäuse40 eingesetzte zweite Schnecke42 . Eine Harzzufuhröffnung44 ist an einem Ende des Gehäuses40 in Längsrichtung bereitgestellt. Die Harzzufuhröffnung44 kommuniziert mit dem Zylinder41 an einer Position, die der Seite des Bodenendabschnitts der zweiten Schnecke42 entspricht. Das stromabwärts liegende Ende der Passage30 des Einzelrohrs14 ist mit der Harzzufuhröffnung44 des Gehäuses40 verbunden. Somit wird die geschmolzene Harzzusammensetzung C, die durch die Passage30 des Einzelrohres14 gelangt, durchgängig von der Harzzufuhröffnung44 an den Zylinder41 geliefert. - Ferner befindet sich das andere Ende des Gehäuses
40 an der Seite des apikalen Endabschnitts der zweiten Schnecke42 . Eine Matrize45 ist an dem anderen Ende des Gehäuses40 bereitgestellt. Ein Erhitzter46 , der den Zylinder41 erhitzt, ist an dem Außenumfang des Gehäuses40 angebracht. -
2 zeigt schematisch die zweite Schnecke42 des Einschneckenextruders15 . Die zweite Schnecke42 wird durch das Moment von einem Antriebsmotor (nicht gezeigt) angetrieben. Wie in2 gezeigt weist die zweite Schnecke42 einen Scherbearbeitungsabschnitt43 in dem mittleren Abschnitt in Längsrichtung der zweiten Schnecke42 auf. Ein Fördergewindegang47 ist zwischen dem Bodenendabschnitt der zweiten Schnecke42 und dem Scherbearbeitungsabschnitt43 und zwischen dem Scherbearbeitungsabschnitt43 und dem apikalen Endabschnitt der zweiten Schnecke42 gebildet. In dem Fördergewindegang47 werden der Außendurchmesser umfassend den Gewindekamm und den Kerndurchmesser auf konstante Werte eingestellt. - Der Scherbearbeitungsabschnitt
43 weist einen rückseitigen Fördergewindegang48 auf. Der rückwärtsgerichtete Gewindegang48 windet sich in einer der Windung des Fördergewindegangs47 entgegengesetzten Richtung. Der rückseitige Fördergewindegang48 ist durchgängig in Axialrichtung der zweiten Schnecke42 gebildet. In dem rückseitigen Fördergewindegang48 beträgt die Anzahl an Graten (Engl: „ridge“; Deutsch: auch „Rippen“) beispielsweise zwei oder mehr als zwei, und fünf oder weniger als 5. Keine Nut oder Ausfräsung sind zwischen einem Ende und dem anderen Ende des rückwärtsgerichteten Fördergewindegangs48 vorhanden. Der rückwärtsgerichtete Fördergewindegang48 wird somit gleichmäßig und durchgängig gebildet. - In der ersten Ausführungsform wird die durchgängig von dem Einzelrohr
14 an den Zylinder41 zusammen mit der Drehung der Schnecke42 durch die Harzzufuhröffnung gelieferte geschmolzene Harzmischung C von dem Bodenendabschnitt der zweiten Schnecke42 an den Scherverarbeitungsabschnitt43 geliefert. Die geschmolzene Harzmischung C, die den Scherverarbeitungsabschnitt43 erreicht hat, gelangt zwischen die Innenumfangswand des Zylinders41 und den Außenumfangsabschnitt des rückwärtsgerichteten Fördergewindegangs48 . Zu diesem Zeitpunkt wird die geschmolzene Harzmischung C durch eine Scherwirkung geknetet. Das Acrylharz B wird gleichmäßig und dicht in das Polycarbonatharz A verteilt. Im Ergebnis wird eine transparente Harzzusammensetzung D enthaltend das Polycarbonatharz A und das Acrylharz B hergestellt. - Die hergestellte transparente Harzzusammensetzung D wird von dem Scherbearbeitungsabschnitt
43 an den apikalen Endabschnitt der zweiten Schnecke42 geliefert, und wird in die mit dem anderen Ende des Gehäuses40 verbundene Matrize45 abgeleitet. Die Matrize45 nimmt die transparente Harzzusammensetzung D in sich auf, um die transparente Harzzusammensetzung D in einer vorgegebenen Form zu formen. Die geformte transparente Harzzusammensetzung D wird als Produkt von der Matrize45 extrudiert. -
3 zeigt schematisch eine zweite Schnecke42 eines Einschneckenextruders15 gemäß der zweiten Ausführungsform. Die zweite Schnecke42 unterscheidet sich von der Schnecke der ersten Ausführungsform bezüglich der Form eines Scherbearbeitungsabschnitts43 . Die anderen Strukturen der zweiten Schnecke42 sind dieselben wie jene der ersten Ausführungsform. - Wie in
3 gezeigt umfasst der Scherbearbeitungsabschnitt43 einen ringförmigen Vorsprung49 . Der Vorsprung49 steht konzentrisch in Radialrichtung der Schnecke42 hervor und ist durchgängig in der Umfangsrichtung der zweiten Schnecke42 gebildet. Der Vorsprung49 ist insbesondere in der zweiten Schnecke42 als eine durchgängige integrierte Struktur gebildet, die an ihrer Außenumfangsfläche keine Nut oder eine Aussparung besitzt. - In der zweiten Ausführungsform wird die geschmolzene Harzmischung C, die durchgängig von einem Einzelrohr
14 an einen Zylinder41 durch eine Harzzufuhröffnung44 eines Gehäuses40 geliefert wird, zusammen mit der Drehung der zweiten Schnecke von dem Bodenendabschnitt der zweiten Schnecke42 an der Scherbearbeitungsabschnitt43 geliefert. Die geschmolzene Harzmischung C, die den Scherbearbeitungsabschnitt43 erreicht hat, gelangt zwischen die Innenumfangswand des Zylinders41 und die Außenumfangsoberfläche des Vorsprungs49 . Zu diesem Zeitpunkt wird die geschmolzene Harzmischung C durch eine Scherwirkung geknetet. Das Acrylharz B wird einheitlich und dicht in das Polycarbonatharz A dispergiert. Im Ergebnis wird eine transparente Harzzusammensetzung D enthaltend das Polycarbonatharz A und das Acrylharz B hergestellt. - Die hergestellte transparente Harzzusammensetzung D wird von dem Scherbearbeitungsabschnitt
43 an den apikalen Endabschnitt der zweiten Schnecke42 geliefert, und wird in eine mit dem anderen Ende des Gehäuses40 verbundene Matrize45 abgeleitet. Die Matrize45 nimmt die transparente Harzzusammensetzung D in sich auf, um die transparente Harzzusammensetzung D in einer vorgegebenen Form zu formen. Die geformte transparente Harzzusammensetzung D wird als Produkt von der Matrize45 extrudiert. - In den ersten und zweiten Ausführungsformen ist der Außendurchmesser der zweiten Schnecke
42 des Einschneckenextruders15 größer ist als der Außendurchmesser der ersten Schnecken22 des Doppelschneckenextruders13 . Darüber hinaus ist der Scherbearbeitungsabschnitt43 nicht auf die Struktur beschränkt, in der der Scherbearbeitungsabschnitt43 an nur einer Position des mittleren Abschnitts der zweiten Schnecke42 bereitgestellt ist. Es können beispielsweise eine Vielzahl an Scherbearbeitungsabschnitten43 in Axialrichtung der zweiten Schnecke42 angeordnet sein, abhängig vom Knetstatus. - In dieser Spezifikation wird nun ein Verfahren zum Herstellen einer transparenten Harzzusammensetzung D erläutert. Polycarbonatharz A wird als Rohmaterial in die erste Rohmaterialzufuhr
11 der Herstellungsvorrichtung10 eingegeben. Auf ähnliche Weise wird Acrylharz B in die zweite Rohmaterialzufuhr12 der Herstellungsvorrichtung10 eingegeben. Die erste Rohmaterialzufuhr11 misst das Polycarbonatharz A, so dass die Menge an Polycarbonatharz A die pro Zeiteinheit zugeführt wird, in einem Bereich von 95 bis 60 Gew.-% liegt. Die erste Rohmaterialzufuhr11 liefert das Polycarbonatharz A fortwährend an den Zylinder21 des Doppelschneckenextruders13 . Auf ähnliche Weise misst die Rohmaterialzufuhr12 das Acrylharz B derart, dass die Menge an pro Zeiteinheit geliefertem Acrylharz B in einem Bereich von 5 bis 40 Gew.-% liegt. Die zweite Rohmaterialzufuhr12 liefert das Acrylharz B fortwährend an den Zylinder21 des Doppelschneckenextruders13 . - Das an den Zylinder
21 gelieferte Polycarbonatharz A und Acrylharz B werden durch die ersten Schnecken22 , die sich drehen bzw. rotieren, während sie ineinandergreifen, von einem Ende an das andere Ende des Zylinders21 zugeführt. Während dieser Zuführung werden das Polycarbonatharz A und das Acrylharz B geschmolzen und gemischt. Wenn das Polycarbonatharz A und das Acrylharz B geliefert werden, wird die Temperatur des Gehäuses20 auf 240 bis 300°C eingestellt, und die Umdrehungszahl der ersten Schnecken22 wird auf 50 bis 600 UpM eingestellt. - Der Doppelschneckenextruder
13 stellt durchgängig eine geschmolzene flüssige Harzmischung C aus Festphasen-Polycarbonatharz A und Festphasen-Acrylharz B her. Hierbei wird das Acrylharz B nicht gleichmäßig oder dicht in das Polycarbonatharz A dispergiert. Die geschmolzene Harzzusammensetzung C ist somit weißlich. - Die von dem Doppelschneckenextruder
13 abgeleitete geschmolzene Harzmischung C wird durch die Passage30 des einzelnen Rohrs14 , ohne in Kontakt mit Luft zu gelangen, an den Einschneckenextruder14 geliefert. Das Einzelrohr14 wird von dem Erhitzer31 derart erhitzt, dass die geschmolzene Harzmischung C in ihrem geschmolzenen Zustand verbleibt. Die Erhitzungstemperatur des einzelnen Rohrs14 durch den Erhitzer31 wird bevorzugt auf 220 bis 280 °C eingestellt. - Die geschmolzene Harzmischung C, die durchgängig von dem Einzelrohr
14 an den Zylinder41 des Doppelschneckenextruders15 zugeführt wird, wird durch Drehung der zweiten Schnecke42 von dem Bodenendabschnitt der zweiten Schnecke42 an den Scherbearbeitungsabschnitt43 geliefert. Zu diesem Zeitpunkt ist die Temperatur des Zylinders auf 220 bis 280°C eingestellt, und die Umdrehungsgeschwindigkeit der zweiten Schnecke42 wird auf 500 bis 4000 UpM eingestellt. - In der vorliegenden Ausführungsform wird die Umdrehungszahl der zweiten Schnecke
42 des Einschneckenextruders15 mit einem Außendurchmesser, der größer ist als derjenige der ersten Schnecke22 des Doppelschneckenextruders auf 500 bis 4000 UpM eingestellt. Somit wird die geschmolzene Harzmischung C, die fortwährend von der Harzzufuhröffnung44 zu dem Zylinder41 zugeführt wird, dem Schwerverarbeitungsabschnitt43 zugeführt, ohne in die Zwischenräume des Fördergewindegangs47 der zweiten Schnecke42 gefüllt zu werden. Ferner, da der Außendurchmesser und der Kerndurchmesser des Fördergewindegangs47 als konstante Werte definiert sind, wird die dem Zylinder41 zugeführte geschmolzene Harzmischung C an den Scherbearbeitungsabschnitt43 in stabilem Zustand verbracht. - Die geschmolzene Harzmischung C, die den Scherbearbeitungsabschnitt
43 erreicht hat, gelangt zwischen den Außenumfangsabschnitt43 und die Innenumfangswand des Zylinders41 . Zu diesem Zeitpunkt dreht sich der Scherbearbeitungsabschnitt43 mit 500 bis 4000 UpM schneller als die Schnecke eines Einschneckenextruders, der bei üblichem Strangpressen eingesetzt wird. Somit wird die geschmolzene Harzmischung C, die zwischen den Außenumfangsabschnitt43 und die Innenumfangswand des Zylinders41 gelangt, mit einer starken Scherwirkung in kurzer Zeit durchgeknetet. - Im Ergebnis wird das Akrylharz B einheitlich und dicht in das Polykarbonatharz A dispergiert. Auf diese Weise wird eine transparente Harzzusammensetzung D enthaltend das Polykarbonatharz A und das Akrylharz B hergestellt.
- Die hergestellte transparente Harzzusammensetzung D wird an den apikalen Endabschnitt der zweiten Schnecke
42 stabil durch den Fördergewindegang mit einem konstanten Außendurchmesser und einem konstanten Kerndurchmesser geliefert, und wird durch die Matrize45 in sich aufgenommen. Somit kann ein Produkt, dass in einer gewünschten Form geformt ist, ohne Schneiden der transparenten Harzzusammensetzung D erhalten werden. Das Produkt wird aus der Matrize45 extrudiert. - Bei dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsfrom schmelzt und mischt der Doppelschneckenextruder
13 , welcher das Vorderteil der Herstellungsvorrichtung ist, Polykarbonatharz A und Akrylharz B. Der Einschneckenextruder15 , welcher der hintere Teil ist, knetet Polykarbonatharz A und Akrylharz B unter gleichzeitig Aufbringung einer Scherwirkung. Somit können die Herstellungsbedingungen einschließlich der Umdrehungszahl der ersten Schnecke22 zum Schmelzen und Vermischen getrennt von den Herstellungsbedingungen einschließlich der Umdrehungszahl der zweiten Schnecke42 zum Aufbringen einer starken Scherwirkung in einer kurzen Zeit in Zusammenhang miteinander eingestellt werden. Auf diese Weise kann eine transparente Harzzusammensetzung D enthaltend Polykarbonatharz A und Akrylharz B stabil und fortwährend bzw. ununterbrochen hergestellt werden. - Nun wird diese Schrift auf Beispiel 1, Beispiel 2 und ein Vergleichsbeispiel eingehen.
- [Beispiel 1]
- Um das Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform zu implementieren wurde ein von Toshiba Machine Co., Ltd. hergestellter TEM.18SS Doppelschneckenextruder als Doppelschneckenextruder
13 eingesetzt, der als Vorderteil der Herstellungsvorrichtung10 fungiert. Bei dem TEM-18SS Doppelschneckenextruder wurde der Nenndurchmesser des Außendurchmessers der ersten Schnecke22 auf18 mm eingestellt. Ein von der Toshiba Machine Co, Ltd. hergestellter SE-36SP hergestellter Einschneckenextruder wurde als der Einschneckenextruder hergestellt, der als Hinterteil der Herstellungsvorrichtung10 fungiert. Bei dem SE-36SP Einschneckenextruder wurde der Nenndurchmesser des Außendurchmessers der zweiten Schnecke42 auf 36 mm festgelegt. Ferner wurde der TEM-18SS Doppelschneckenextruder mit dem SE-36SP Einschneckenextruder durch das Einzelrohr14 verbunden. - Bei den ersten Schecken
22 des Doppelschneckenextruders12 war die Länge (wirksame Länge) der ersten Schrauben22 gegenüber dem Außendurchmesser der ersten Schrauben22 48. Bei der zweiten Schnecke42 des Einschneckenextruders15 war die Länge (wirksame Länge) der zweiten Schnecke42 gegenüber dem Außendurchmesser der zweiten Schnecke42 8. Ferner wurde als der Scherverarbeitungsabschnitt42 der nach hinten gerichtete Fördergewindegang48 an zwei Stellen bereitgestellt, die voneinander in Längsrichtung der zweiten Schnecke42 entfernt sind. Die Länge des Spalts zwischen der Innenumfangswand des Zylinders41 und dem Außenumfangsabschnitt des nach hinten gerichteten Fördergewindegangs48 wurde auf 0,3 mm eingestellt. Die Temperatur des Gehäuses20 des Doppelschneckenextruders13 , die Temperatur des Gehäuses40 des Einschneckenextruders15 , und die Temperatur des Einzelrohrs14 wurde auf 260 °C eingestellt. - Als das dem Doppelschneckenextruder
13 zuzuführ3ende Polykarbonatharz A wurde Panlite L-1250Y verwendet, das von Teijin Limited produziert wird. Als das dem Doppelschneckenextruder13 zuzuführende Akrylharz wurde Arypet VH001 verwendet, das con Mitsubishi Rayon Co., Ltd. produziert wird, Polykarbonatharz A wurde mit einer Rate von 8 KG pro Stunde aus der ersten Rohmaterialzufuhr11 dem Zylinder21 des Doppelschneckenextruders13 zugeführt. Das Akrylharz B wurde mit einer Rate von 2 KG pro Stunde aus der zweiten Rohmaterialzufuhr13 dem Zylinder21 des Doppelschneckenextruders13 zugeführt. In diesem Zustand wurden das Polycarbonatharz A und das Akrylharz B aufgeschmolzen und vermischt bei 200 UpM als Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten Schnecken22 . Auf diese Wurde wird ein geschmolzenes Harzgemisch C hergestellt. - Ferner wurde das geschmolzene Harzgemisch C in einem Zustand geknetet, bei dem die Umdrehungszahl der zweiten Schnecke
42 des Einschneckenextruders auf 2800 UpM eingestellt war. Harzzusammensetzungen enthaltend das Polykarbonat A und das Akrylharz B wurden mit einer Rate von 10 KG pro Stunde (etwa 167 g pro Minute) durch die Matrize45 erhalten. Bei der Sichtinspektion der erhaltenen Harzzusammensetzungen hat sich gezeigt, dass die Zusammensetzung nicht weiß sind, sondern transparent. - [Beispiel 2]
- In Beispiel 2 wurde die geschmolzene Harzmischung C geknetet, mithilfe des Einschneckenextruders
15 aufweisend die zweite Schnecke42 , in der die Form des Scherverarbeitungsabschnitts43 verschieden war. Der Scherverarbeitungsabschnitt43 hatte den ringförmigen Vorsprung49 at zwei Stellen, die in einer Längsrichtung der zweiten Schnecke42 entfernt voneinander sind. Abgesehen von dem Einschneckenextruder15 waren die Strukturen der Herstellungsvorrichtung 1ß die gleichen wie jene des Beispiels 1. - In Beispiel 2 wurde Polykarbonatharz A bei einer Rate von 8 KG pro Stunde aus der ersten Rohmaterialzufuhr
11 an den Zylinder21 des Doppelschneckenextruders13 zugeführt. Das Akrylharz B wurde bei einer Rate von 2 KG pro Stunde aus der zweiten Rohmaterialzufuhr12 an den Zylinder21 des Doppelschneckenextruders13 zugeführt. In diesem Zustand, wurden das Polykarbonatharz A und das Akrylharz B bei 200 UpM als Umdrehungszahl der ersten Schnecken22 geschmolzen und gemischt. Auf diese Weise wurde die geschmolzene Harzmischung C hergestellt. - Ferner wurde die geschmolzene Harzmischung C in einem Zustand geknetet, in dem die Umdrehungszahl der zweiten Schnecke
42 des Einschneckenextruders15 auf 2800 UpM eingestellt wurde. Harzzusammensetzungen enthaltend das Polykarbonatharz A und das Akrylharz B wurden bei einer Rate von 10 KG pro Stunde (etwa 167 g pro Minute) durch die Matrize erhalten. Bei der Sichtinspektion der erhaltenen Harzzusammensetzungen hat sich gezeigt, dass die Zusammensetzungen nicht weißlich sondern transparent sind. - [Vergleichsbeispiel 1]
- In Vergleichsbeispiel 1 wurde ein von Toshiba Machine Co., Ltd. hergestellter TEM-18SS Doppelschneckenextruder eingesetzt. Bei dem TEM-18SS Doppelschneckenextruder wurde der Nenndurchmesser des Außendurchmessers der Schnecken auf 18 mm eingestellt. Eine Knetscheibe wurde in jeder der zwei Schnecken bereitgestellt, die miteinander in dem Doppelschneckenextruder in Wirkverbindung standen.
- Die geschmolzene Harzmischung, die aus dem Doppelschneckenextruder extrudiert wurde und Polykarbonatharz und Akrylharz enthielt, wurde beobachtet, während die Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecken im Bereich von 300 bis 1200UpM verändert wurde. Im Ergebnis war die aus dem Doppelschneckenextruder extrudierte geschmolzene Harzmischung immer weißlich. Die geschmolzene Harzmischung war nicht transparent bzw. lichtdurchlässig.
- Bei dem Vergleichsbeispiel erzeugte der Doppelschneckenextruder anormale Geräusche und Schwingungen, wenn die Umdrehungszahl 1200 UpM erreichte. Er hat sich gezeigt, dass diese anormalen Geräusche und Schwingungen erzeugt wurden, weil das Polykarbonatharz und das Akrylharz die Knetscheiben der Schnecken in einem Zustand erreicht haben, in dem das Vorerhitzen nicht ausreichend war. Ferner wurde eine deutliche Verringerung der Viskosität bei der durch den Doppelschneckenextruder hergestellten, geschmolzenen Harzmischung festgestellt. Somit wurde der Betrieb des Doppelschneckenextruders gestoppt, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit 1200 UpM überschritt.
- Der Vergleich zwischen Beispiel 1, Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 zeigt, dass die Harzzusammensetzung, die durch das Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform hergestellt wird und Polykarbonatharz und Akrylharz enthielt, nicht weißlich sondern transparent bzw. lichtdurchlässig war. Ferner hat sich gezeigt, dass das Akrylharz in das Polykarbonatharz einheitlich und dicht dispergiert war.
- Bezugszeichenliste
-
- 10
- Herstellungsvorrichtung
- 13
- Doppelschneckenextruder
- 15
- Einschneckenextruder
- 22
- erste Schnecke
- 41
- Zylinder
- 42
- zweite Schnecke
- 43
- Scherbearbeitungsabschnitt
- 47
- Gewindegang
- A
- Polykarbonatharz
- B
- Akrylharz
- C
- geschmolzene Harzmischung
- D
- transparente Harzzusammensetzung
Claims (7)
- Verfahren zur Herstellung einer transparenten Harzzusammensetzung enthaltend Polycarbonatharz und Acrylharz, das Verfahren umfassend: durchgängiges Zuführen des Polycarbonatharzes, dessen gelieferte Menge pro Zeiteinheit auf 95 bis 60 Gew.-% eingestellt ist, und des Acrylharzes, dessen gelieferte Menge pro Zeiteinheit auf 5 bis 50 Gew.-% eingestellt ist, an einen Doppelschneckenextruder, in dem sich zwei erste ineinandergreifende Schnecken mit höchstens 600 UpM in eine gleiche Richtung drehen; Herstellen einer geschmolzenen Harzmischung durch Aufschmelzen und Mischen des Polycarbonatharzes und des Acrylharzes in dem Doppelschneckenextruder, und durchgängiges Ableiten der geschmolzenen Harzmischung aus dem Doppelschneckenextruder; durchgängiges Zuführen der von dem Doppelschneckenextruder abgeleiteten geschmolzenen Harzmischung an einen Einschneckenextruder, wobei der Einschneckenextruder eine zweite Schnecke und einen Zylinder aufweist, in dem die zweite Schnecke aufgenommen ist, wobei die zweite Schnecke einen Fördergewindegang von einem Bodenendabschnitt zu einem apikalen Endabschnitt, und einen Scherbearbeitungsabschnitt in einem mittleren Abschnitt aufweist; Herstellen einer transparenten Harzzusammensetzung durch Kneten der geschmolzenen Harzzusammensetzung in dem Scherbearbeitungsabschnitt, der sich mit zwischen 500 und 4000 UpM mit der zweiten Schnecke dreht; und durchgängiges Ableiten der hergestellten, transparenten Harzzusammensetzung aus dem Einschneckenextruder.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Scherbearbeitungsabschnitt einen rückwärtsgerichteten Fördergewindegang aufweist, der sich in einer Richtung windet, die der Windung des Fördergewindegangs entgegensetzt ist, und wenn die von der zweiten Schnecke gelieferte, geschmolzene Harzmischung durch einen Spalt zwischen einer Innenumfangswand des Zylinders und einem Außenumfangsabschnitt des rückwärtsgerichteten Fördergewindegangs gelangt, wird die geschmolzene Harzmischung geknetet.
- Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Scherwirkung auf die geschmolzene Harzmischung aufgebracht wird, wenn die geschmolzene Harzmischung durch den Spalt zwischen der Innenumfangswand des Zylinders und dem Außenumfangsabschnitt des rückwärtsgerichteten Fördergewindegangs gelangt.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Scherbearbeitungsabschnitt einen ringförmigen Vorsprung aufweist, der konzentrisch in einer Radialrichtung der zweiten Schnecke hervorsteht, der Vorsprung durchgängig in einer Umfangsrichtung der zweiten Schnecke gebildet ist, und wenn die von der zweiten Schnecke gelieferte geschmolzene Harzmischung durch einen Spalt zwischen einer Innenumfangswand des Zylinders und dem Außenumfangsabschnitt des Vorsprungs gelangt, die geschmolzene Harzmischung geknetet wird.
- Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Scherwirkung auf die geschmolzene Harzmischung aufgebracht wird, wenn die geschmolzene Harzmischung durch den Spalt zwischen der Innenumfangswand des Zylinders und dem Außenumfangsabschnitt des Vorsprungs gelangt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Außendurchmesser und ein Kerndurchmesser des Fördergewindegangs des Einschneckenextruders konstant eingestellt sind, und der Fördergewindegang des Einschneckenextruders die von dem Doppelschneckenextruder gelieferte, geschmolzene Harzmischung von einem Bodenendabschnitt der Schnecke an den Scherbearbeitungsabschnitt liefert und die von dem Scherbearbeitungsabschnitt hergestellte, transparente Harzzusammensetzung von dem Scherbearbeitungsabschnitt an den apikalen Endabschnitt der Schraube liefert.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Außendurchmesser der zweiten Schnecke größer ist als ein Außendurchmesser der ersten Schnecke, und die von der zweiten Schnecke gelieferte geschmolzene Harzzusammensetzung an den Scherbearbeitungsabschnitt geliefert wird, ohne in Zwischenräume des Fördergewindegangs der zweiten Schnecke gefüllt zu werden.
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