JP2000238115A

JP2000238115A - 塩化ビニル系樹脂粒状体または押出成形品の製造装置および製造方法

Info

Publication number: JP2000238115A
Application number: JP11046868A
Authority: JP
Inventors: Shoji Yamamori; 正二山守
Original assignee: Mitsubishi Chemical MKV Co
Current assignee: Mitsubishi Chemical MKV Co
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2000-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】造粒時に低温で十分に混練された塩化ビニル系
樹脂粒状体であって、塩化ビニル系樹脂の焼け焦がれで
発生する黒色異物などの混入を回避できる塩化ビニル系
樹脂粒状体または押出成形品の製造装置を提供する。【解決手段】少なくとも２基のギアポンプ（１３）及び
（１４）と各ギアポンプの間の流路に配置されたロール
ミル（３１）と上記の何れかのギアポンプに接続された
粉体搬送機（１）とを備えている製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塩化ビニル系樹脂
粒状体または押出成形品の製造装置および製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】塩化ビニル系樹脂は、耐熱性、耐候性、
耐衝撃性などの各種物性を改良するため、通常、熱安定
剤などの種々の添加剤が均一混合された粉状体（ドライ
ブレンド品）を造粒した粒状体（所謂ペレット又はコン
パウンド）として使用される。そして、造粒時に熱履歴
が少なく且つ良く剪断を掛けられた塩化ビニル系樹脂粒
状体は、低温成形が可能であり、成形品の表面外観およ
び物性の点でも優れる。従って、造粒時に低温で十分に
混練された塩化ビニル系樹脂粒状体が望まれる。

【０００３】本発明者は、特願平９−１９８９２９号に
おいて、塩化ビニル系樹脂粉状体をそのまま又は未溶融
状態でギアポンプに圧入し、ギアポンプ内で剪断混合を
行なって押出造粒する方法を提案した。この方法によれ
ば、造粒時に低温で十分に混練された塩化ビニル系樹脂
粒状体を製造することが可能である。特に、複数基のギ
アポンプを備えた製造装置を使用する方法は、塩化ビニ
ル系樹脂粉状体に対する混練時間が長くなるために一層
高い混練効果が得られると期待される。

【０００４】ところが、例えば２基のギアポンプを備え
た製造装置による場合、次の様な新たな問題が見い出さ
れた。すなわち、長時間の運転においては塩化ビニル系
樹脂粒状体中に塩化ビニル系樹脂の黒色異物が混入す
る。この黒色異物は、機械的な摩擦によって塩化ビニル
系樹脂が焼け焦がれることによって生じる。そして、斯
かる黒色異物は、塩化ビニル系樹脂粒状体から特にホワ
イト色やアイボリー色の淡色加工品を成形した場合に黒
色斑点となって外観不良を惹起する。また、最初のギア
ポンプのギア軸と軸受の間に摩耗による削れが発生し、
それによって発生する金属粉が塩化ビニル系樹脂粒状体
中に混入する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、造粒時に低温で
十分に混練された塩化ビニル系樹脂粒状体であって、塩
化ビニル系樹脂の焼け焦がれで発生する黒色異物などの
混入を回避できる塩化ビニル系樹脂粒状体または押出成
形品の製造装置および当該製造装置を使用した塩化ビニ
ル系樹脂粒状体または押出成形品の製造方法を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、種々検討を
重ねた結果、２基以上のギアポンプを備えた製造装置を
使用した場合の上記の問題は、次の様に起こるギアポン
プ間の圧力低下に起因して惹起されるとの知見を得た。

【０００７】すなわち、第１段目のギアポンプから排出
される混練された塩化ビニル系樹脂粉状体の嵩比重がそ
の混練見合いで増加するため、第２段目のギアポンプが
第１段目のギアポンプと等速回転している場合、両ギア
ポンプ間の樹脂圧力が低下する。換言すれば、第１段目
のギアポンプの排出側の樹脂圧力が低下する。一方、ギ
アポンプのギア軸と軸受との潤滑（シール）は、両者間
の隙間に混練されている樹脂が微量供給されて排出され
ることにより行われる。斯かるシールはビスコシールと
呼ばれる。

【０００８】ところが、塩化ビニル系樹脂粉状体をその
まま又は未溶融状態で剪断混合する場合は、上記の様
に、第１段目のギアポンプの排出側の樹脂圧力が低下す
るため、第１段目のギアポンプのギア軸と軸受との隙間
に進入した樹脂の置換が良好に行われない。その結果、
ギアポンプのギア軸と軸受の間に摩耗による削れが発生
し、また、焼け焦がれによる塩化ビニル系樹脂の黒色異
物が生じる。

【０００９】本発明は、上記の知見に基にして更に検討
を重ねた結果完成されたものであり、その第１の要旨
は、少なくとも２基のギアポンプと各ギアポンプの間の
流路に配置されたロールミルと上記の何れかのギアポン
プに接続された粉体搬送機とを備えていることを特徴と
する塩化ビニル系樹脂粒状体または押出成形品の製造装
置に存し、第２の要旨は、上記の製造装置を使用し、塩
化ビニル系樹脂粉状体をそのまま又は未溶融状態で剪断
混合した後に押出造粒または直接押出成形することを特
徴とする塩化ビニル系樹脂粒状体または押出成形品の製
造方法に存する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て説明する。図１は、本発明に係る塩化ビニル系樹脂粒
状体または押出成形品の製造装置の一例の主要部の断面
説明図である。

【００１１】先ず、本発明に係る塩化ビニル系樹脂粒状
体または押出成形品の製造装置（以下、単に「製造装
置」と略記する）について説明する。本発明の製造装置
は、図１に示す様に、主として、粉体搬送機（１）、ロ
ールミル内蔵ギアポンプ（１０）、ダイアダプター（１
９）、ダイハウジング（２１）、ダイプレート（２６）
から構成されている。

【００１２】粉体搬送機（１）は、通常、基端側上部に
ホッパー（２）が設けられたシリンダー（３）の内部に
スクリュー（６）を配置して成る押出機にて構成され
る。シリンダー（３）は、ブラケット（７）によって支
持され、また、その周囲には加熱用ヒーター（４ａ）、
（４ｂ）、（４ｃ）が配置されている。なお、符号
（５）はスクリュー軸、（８）はブラケット取付ボル
ト、（９）はシリンダー取付ボルトである。図示したス
クリュー（６）は斜軸型であるが、ストレート型（平行
型）であってもよい。スクリュー（６）としては、後述
のロールミル内蔵ギアポンプ（１０）に粉状体を圧入す
る際の効率の観点から、単軸より２軸が好ましい。

【００１３】ロールミル内蔵ギアポンプ（１０）は、ロ
ールミル内蔵ギアポンプハウジング（１２）内に２基の
対ギア（１３）、（１４）を備え且つ両対ギア間にロー
ルミル（３１）を配置して構成されている。斯かるロー
ルミル内蔵ギアポンプ（１０）の作用効果については後
述する。そして、各対ギア（１３）、（１４）及びロー
ルミル（３１）の周囲には、ギアポンプ及びロールミル
温度調節機構（１５）が設けられ、更に、中心部には、
好ましい態様としてギア軸温度調節機構（図示せず）が
設けられている。これらの温度調節機構の具体例として
は、熱媒体方式、棒状ヒーター方式など挙げられるが、
熱媒体方式が好ましい。なお、符号（１６）はギア軸、
（１７ａ−１）及び（１７ａ−２）は樹脂圧力計、（１
８ａ−１）及び（１８ａ−２）は樹脂温度計である。図
示したロールミル内蔵ギアポンプ（１０）は、２基の対
ギア（１３）、（１４）を備えているが、対ギアは３基
以上であってもよい。

【００１４】ダイアダプター（１９）は、ロールミル内
蔵ギアポンプ（１０）の吐出側（対ギア（１４）側）の
ロールミル内蔵ギアポンプハウジング（１２）にダイア
ダプターボルト（２０）によって接続されている。符号
（１７ｂ）は樹脂圧力計、（１８ｂ）は樹脂温度計であ
る。

【００１５】ダイハウジング（２１）は、ダイアダプタ
ー（１９）にダイハウジングボルト（２３）によって接
続され、ダイプレート（２６）は、ダイハウジング（２
１）にダイプレートボルト（２９）によって接続されて
いる。そして、ダイプレート（２６）にはダイ孔（３
０）が削設され、ダイハウジング（２１）内にはリング
状の冷・熱媒体配管（２２）が配置され、ダイプレート
（２６）には、センターコアースリーブ（２５）を外装
するセンターコア（２４）が貫通して配置されてダイプ
レートナット（２７）によって固定されている。なお、
符号（２８）はセンターコア用冷・熱媒体配管である。
また、ダイ孔（３０）は、塩化ビニル系樹脂粒状体の製
造装置の場合に具備され、押出成形品の製造装置の場合
は、ダイ孔（３０）に代えて押出成形品（シート、パイ
プ等）の金型がダイプレート（２６）に取付けられる。

【００１６】本発明の製造装置の特徴は、ロールミル内
蔵ギアポンプ（１０）を備えている点にある。一般に、
ロールミルは、並列した２本のロールを互いに異なる速
度で逆方向に回転させ、その間に供給される材料に圧縮
だけではなく摩擦力を加えて粉砕する微粉砕機として知
られている。従って、本発明の製造装置において、ロー
ルミル（３１）は、対ギア（１３）で剪断混合された塩
化ビニル系樹脂粉状体に対して低温度で更に剪断を与
え、しかも、その回転速度の設定によっては流路内の抵
抗体として作用する。その結果、対ギア（１３）の排出
側の樹脂圧力が高められ、対ギア（１３）のギア軸と軸
受とのビスコシールが良好に行われる。

【００１７】なお、対ギア（１３）の排出側の樹脂圧力
を高める他の手段としては、ロールミル（３１）に代え
て、ブレーカープレート（蜂の巣板）を設置する装置的
手段、対ギア（１３）に対する対ギア（１４）の回転速
度を低くする方法的手段が考えられる。しかしながら、
ブレーカープレートによる前者の場合は、適切な孔径を
備えた数多くのブレーカープレートを必要とし、条件変
更に対応し難い欠点があり、また、後者の場合は、対ギ
ア（１４）の回転速度を低くしたことに伴って樹脂圧力
が開放されないまま上昇し続けるという欠点がある。

【００１８】また、本発明の好ましい実施態様におい
て、ロールミル内蔵ギアポンプ（１０）と粉体搬送機
（１）とは直接的に一体化される。換言すれば、ロール
ミル内蔵ギアポンプ（１０）と粉体搬送機（１）とは、
接続管を介することなしに、ロールミル内蔵ギアポンプ
ハウジング（１２）に接続ボルト（１１）でシリンダー
（３）を直接的に接続することにより一体化される。斯
かる一体化構造の構成によれば、造粒時に低温で十分に
混練された塩化ビニル系樹脂粒状体を長時間に亘って安
定して製造することが出来る効果が奏せられる。

【００１９】これに対し、ギアポンプと粉体搬送機とを
接続管（アダプター）で連結して成る製造装置の場合、
運転時間の経過と共に塩化ビニル系樹脂粒状体の生産量
（ギアポンプからの吐出量）が漸次低下すると共に粒状
体を使用した二次加工時における成形品の表面外観およ
び物性が低下し、長時間の安定した製造が出来ない。そ
の理由は次の通りである。

【００２０】すなわち、塩化ビニル系樹脂粒状体の製造
原料（造粒原料）の粉状体は、粉体搬送機から接続管を
介してギアポンプに搬送させる際、接続管の部分におい
ては、中央部の粉状体のみが移動して側壁部の粉状体は
殆ど移動しない。そして、時間の経過と共に接続管の側
壁部に滞留した粉状体の層厚さが大きくなり、接続管の
有効流路面積が小さくなる結果、粒状体の生産量が漸次
低下する。また、接続管の中央部を移動する粉状体と側
壁部に滞留した粉状体とは熱履歴が異なる。従って、こ
の様な熱履歴が異なる粉状体の混入により、得られる粒
状体の物性にバラツキが生じ、斯かる粒状体を使用した
場合は二次加工時における成形品の表面外観および物性
が低下する。

【００２１】本発明においては、図１に示す様に、ロー
ルミル内蔵ギアポンプハウジング（１２）の樹脂流路穴
の内径をシリンダー（３）の内径と同一寸法の延長線上
に位置する様な大きさとし、そして、上記ハウジングの
内部にまでスクリュー（６）の先端を位置させることに
より、一段目の対ギア（１３）の入口までシリンダー
（３）の一部を形成するのが好ましい。

【００２２】次に、本発明に係る塩化ビニル系樹脂粒状
体または押出成形品の製造方法について説明する。本発
明においては、塩化ビニル系樹脂粉状体をそのまま又は
未溶融状態で剪断混合した後に押出造粒または直接押出
成形する。この際、前記の製造装置を使用する。

【００２３】そして、本発明においては、対ギア（１
３）の排出側の樹脂圧力を十分に高めることにより、対
ギア（１３）のギア軸と軸受とのビスコシールを一層良
好にして本発明の効果、すなわち、塩化ビニル系樹脂の
焼け焦がれで発生する黒色異物などの混入を確実に回避
するため、ロールミル（３１）は、その前に配置された
対ギア（１３）との間の流路内で塩化ビニル系樹脂粉状
体の圧縮が可能である低い回転数で駆動させるのが好ま
しい。斯かる回転数の具体値は、塩化ビニル系樹脂の分
子量、配合組成などに依存するため一義的には決定し得
ないが、通常、１０〜３５ｒｐｍの範囲である。

【００２４】熱安定剤などの種々の添加剤が均一混合さ
れた塩化ビニル系樹脂粉状体（ドライブレンド品）は、
常法によって調製される。

【００２５】塩化ビニル系樹脂としては、塩化ビニル樹
脂の他、塩化ビニルを主体（５０モル%以上）とする共
重合体が挙げられる。これらは、懸濁重合法、塊状重合
法、微細懸濁重合法、乳化重合法などにより製造され
る。なお、塩化ビニル系樹脂粉状体は、通常、平均粒径
が５００μｍ以下であり、本発明においては、斯かる粉
状体から、平均粒径が通常１〜１０ｍｍ、好ましくは２
〜５ｍｍの粒状体を製造する。

【００２６】添加剤としては、熱安定剤の他、耐衝撃改
良剤、加工性改良剤、滑剤、充填剤、可塑剤、耐熱向上
剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、発泡剤、
難燃剤、顔料、防かび剤などが挙げられる。特に、本発
明においては、硬質塩化ビニル系樹脂組成物での利用価
値が高い。

【００２７】ドライブレンド品は、粉体搬送機（押出
機）（１）のホッパー（２）から、加熱用ヒーター（４
ａ）、（４ｂ）、（４ｃ）により所定温度に設定された
シリンダー（３）に投入され、ロールミル内蔵ギアポン
プハウジング（１２）の一部に設けられた樹脂流路穴
（一段目の対ギア（１３）の入口）まで挿入されている
スクリュー（６）により、ロールミル内蔵ギアポンプ
（１０）に圧入される。この際、ドライブレンド品のロ
ールミル内蔵ギアポンプ（１０）への圧入は、ロールミ
ル内蔵ギアポンプ（１０）での剪断発熱を防止するた
め、粉状体のまま又は未溶融状態で行なうことが重要で
ある。

【００２８】上記の未溶融状態とは、粉体搬送機（押出
機）（１）における圧縮域において、ビニル系樹脂粉状
体が圧縮されて同伴空気が除去され（圧縮状樹脂または
落雁状樹脂）、更に溶融に到るまでの未ゲル化または半
ゲル化までの状態をいい、完全ゲル化に到らない状態を
言う（「ポリ塩化ビニル−その化学と工業−」昭和４３
年８月２０日、（株）朝倉書店発行、第６版、第４４８
〜４４９頁）。

【００２９】塩化ビニル系樹脂粒状体を製造する場合、
ダイアダプター（１９）を経てダイハウジング（２１）
に送られた樹脂は、ダイプレート（２６）に削設された
ダイ孔（３０）から押し出されて造粒される。造粒法と
しては、ダイプレート（２６）に沿って接触回転するカ
ッターで切断する方法（ホットカット法）、ダイ孔（３
０）から押し出されたストランド又はシートを冷却した
後に切断する方法などが採用される。一方、押出成形品
を製造する場合、ダイ孔（３０）の代わりにダイプレー
ト（２６）に取付けられた金型（図示せず）から直接押
出成形される。

【００３０】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

【００３１】実施例１図１に示す構造であり且つ粉体搬送機（１）として押出
機を備え、表１に示す仕様を有する製造装置により、表
２に示す塩化ビニル系樹脂粉状体（ドライブレンド品）
から粒状体を製造した。この際、表３に示す条件（固
定）及び表４に示す条件を採用した。造粒はホットカッ
ト法を採用した。後述の方法による評価結果を表５及び
表６に示した。なお、表４〜表６中、実施例１は実験Ｎ
ｏ．１〜９として記されている。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【表３】

【００３５】（１）塩化ビニル系樹脂黒色異物量（個
数）：後述の外観観察にて成形したベルト状成形品（押
出温度１６０℃）の長さ５ｍ中の全表面に存在する黒色
斑点の数を測定する。

【００３６】（２）ゲル化時間：ラポプラストミル（東
洋精機社製）を使用し、ジャケット温度を１６０℃、１
７０℃及び１８０℃のそれぞれに設定し、ローター回転
数５０ｒｐｍの条件で測定する。

【００３７】（３）外観観察：押出ダイが装着された直
径４０ｍｍの単軸押出機を使用し、１６０℃、１７０
℃、１８０℃の各押出温度において、厚さ１ｍｍで幅３
０ｍｍのベルト状成形品を成形し、外観観察を行なっ
た。評価基準は、◎：極めて良好、○：良好、△：やや
不良、×：不良とした。

【００３８】（４）落錘衝撃試験：上記（３）で得られ
た各成形品に対し、５００ｇで１／８インチの重りを種
々の高さから落下させ、破壊に至った重りの落下高さを
測定した。

【００３９】比較例１図１に示す製造装置において、ロールミル内蔵ギアポン
プ（１０）の代わりに２基の対ギアとその周囲に温度調
節機構を備えたギアポンプを備え、しかも、粉体搬送
機）としての押出機とギアポンプとを分離し、シリンダ
ーの長さをスクリュー溝部の全長までの長さとし、その
先端に接続管（長さ：３００ｍｍ）を接続ボルトで固定
し、そして、接続管の反対側にギアポンプを接続ボルト
で固定して成る先行技術の製造装置を使用し、前記の表
２に示す塩化ビニル系樹脂粉状体（ドライブレンド品）
から粒状体を製造した。造粒はホットカット法を採用し
た。前述の方法による評価結果を表５及び表６に示し
た。なお、表４〜表６中、比較例１は実験Ｎｏ．１０と
して記されている。

【００４０】

【表４】

【００４１】

【表５】

【００４２】表５に示す結果から明らかな通り、塩化ビ
ニル系樹脂の焼け焦がれによって生じる黒色異物の量
は、本発明の装置（実験Ｎｏ．１〜９）による場合は少
ないが、先行技術の装置の場合（実験Ｎｏ．１０）は多
い。また、本発明の装置においてもロールミル（３１）
の運転条件、特に、回転数を適切に選択することによ
り、一層良好な結果が得られる。更に、本発明の装置に
よる場合は、ゲル化時間が短く、しかも、良好な表面外
観と優れた物性を有する成形品を与える塩化ビニル系樹
脂粒状体が得られる。これは、本発明の装置による場合
は、塩化ビニル系樹脂粉状体の混錬造粒時における剪断
力が大きいことを意味している。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、造粒時に
低温で十分に混練された塩化ビニル系樹脂粒状体であっ
て、塩化ビニル系樹脂の焼け焦がれで発生する黒色異物
などの混入を回避できる塩化ビニル系樹脂粒状体または
押出成形品の製造装置および当該製造装置を使用した塩
化ビニル系樹脂粒状体または押出成形品の製造方法が提
供され、本発明の工業的価値は顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る塩化ビニル系樹脂粒状体または押
出成形品の製造装置の一例の主要部の断面説明図

【符号の説明】

１：粉体搬送機２：ホッパー３：シリンダー４ａ、４ｂ、４ｃ：加熱用ヒーター５：スクリュー軸６：スクリュー７：ブラケット８：ブラケット取付ボルト９：シリンダー取付ボルト１０：ロールミル内蔵ギアポンプ１１：接続ボルト１２：ロールミル内蔵ギアポンプハウジング１３：対ギア１４：対ギア１５：ギアポンプ及びロールミル温度調節機構１６：ギア軸１７ａ−１、１７ａ−２：樹脂圧力計１８ａ−１、１８ａ−２：樹脂温度計１７ｂ：樹脂圧力計１８ｂ：樹脂温度計１９：ダイアダプター２０：ダイアダプターボルト２１：ダイハウジング２２：冷・熱媒体配管２３：ダイハウジングボルト２４：センターコア２５：センターコアースリーブ２６：ダイプレート２７：ダイプレートナット２８：センターコア用冷・熱媒体配管２９：ダイプレートボルト３０：ダイ孔３１：ロールミル

フロントページの続きＦターム(参考） 4F201 AA15K AA21 AB06 AB07 AB11 AC04 AG00 AL16 AL17 AL18 BA02 BC19 BD05 BK02 BK13 BK16 BK23 BK27 BK28 BL09 BL31 BL43 BN29 4F207 AA15K AA21 AB06 AB07 AB11 AC04 AG00 AL16 AL17 AL18 KA04 KA17 KL55 KL94 KL96 KW23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２基のギアポンプと各ギアポ
ンプの間の流路に配置されたロールミルと上記の何れか
のギアポンプに接続された粉体搬送機とを備えているこ
とを特徴とする塩化ビニル系樹脂粒状体または押出成形
品の製造装置。
【請求項２】ギアポンプと粉体搬送機とを直接的に一
体化して成る請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】ロールミル内蔵ギアポンプハウジングの
樹脂流路穴の内径を粉体搬送機としての押出機のシリン
ダーの内径と同一寸法の延長線上に位置する様な大きさ
とし、そして、上記ハウジングの内部にまで押出機のス
クリューの先端を位置させることにより、上記ハウジン
グの内部の対ギアの入口までシリンダーの一部を形成し
て成る請求項２に記載の製造装置。
【請求項４】請求項１〜３の何れかに記載の製造装置
を使用し、塩化ビニル系樹脂粉状体をそのまま又は未溶
融状態で剪断混合した後に押出造粒または直接押出成形
することを特徴とする塩化ビニル系樹脂粒状体または押
出成形品の製造方法。
【請求項５】ロールミルとその前に配置された対ギア
との間の流路内で塩化ビニル系樹脂粉状体の圧縮が可能
である低い回転数で上記ロールミルを駆動させる請求項
４に記載の製造方法。