JP2002347024A - 熱可塑性樹脂の造粒方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ゴム成分の割合が高い場合でも、高温、高剪断
処理による樹脂の熱劣化や色焼けといった品質低下がな
く、安価な設備費で且つエネルギー消費を抑えたゴム成
分を含有する熱可塑性樹脂の造粒方法。 【解決手段】ゴム成分を含有する熱可塑性樹脂粉末１０
０重量部に溶剤１〜３０重量部を添加し、４０〜１３０
℃の比較的低温で、かつ２０〜１００ｋｇ／平方ｃｍの
比較的低い圧力で加熱圧縮処理することで樹脂粉末基本
粒子の圧密化または溶融化を行い、ハンドリングに便利
な造粒体を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＡＢＳ樹脂、ＭＢＳ
樹脂などゴム成分を含有する熱可塑性樹脂粉末からハン
ドリングに便利な造粒体を製造する方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来熱可塑性樹脂の造粒については、押
出機を用いた方法が知られている。例えば、特公昭５９
−３７０２１号では、重合体スラリーまたは含水重合体
を二軸押出機にて脱水、可塑化、ベント水分蒸発、溶融
させ、ダイスよりストランド状で押し出し、冷却切断し
ペレット状のＡＢＳ樹脂を製造する方法が開示されてい
る。しかしゴム成分の割合が高い熱可塑性樹脂は、溶融
しにくく、溶融のために温度を上げると、樹脂の品質劣
化や色焼けが生じる。これを避けるため、例えば特許２
９７８２２７号のように、二軸圧搾脱水押出機を使用し
且つ押出機先端のダイスを設けず開放系とし、押出温度
ならびに圧力上昇を抑え、溶融状態を経ず、フレーク状
粒体で押し出し造粒品を製造している。この方法は二軸
押出機を使用するため極めて設備費用が高くつくことと
且つ押出用高容量モーターとヒーターの使用によるエネ
ルギーの多大な消費が問題で、また得られる造粒耐の形
状が不揃いとなる。

【０００３】また、乾燥粉末樹脂を加圧圧縮することで
圧密ブロック化したのち解砕し粉粒体を得る方法が特開
平６−２８７３１１号公報に開示されているが、圧縮圧
力が非常に大きく、この造粒方法も製造設備費用が高
く、エネルギー消費が大きい問題があった。

【０００４】一方、熱可塑性樹脂をビカット軟化温度よ
りも１０〜４０℃高い温度範囲で圧縮処理し造粒体を得
る方法が特開平１１−２５４４２８号公報に開示されて
いるが、樹脂によってはビカット軟化温度が１００℃を
超え、圧縮処理温度も１５０℃を超える。このような場
合、樹脂の色焼けや熱劣化がおこる問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ゴム
成分を含む熱可塑性樹脂を高温、高剪断条件で造粒する
のではなく、溶剤を添加することで加熱圧縮造粒が低
温、低圧で実施でき、品質低下がなく、エネルギー消費
も少なく、且つ高い設備費用とならない造粒方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため本発
明者らは少量の溶剤を使用することでエネルギーコスト
を削減できる造粒方法を見出した。即ち本発明はゴム成
分を含有する粉末状熱可塑性樹脂に溶剤を該樹脂１００
重量部あたり１〜３０重量部添加し、温度範囲４０〜１
３０℃、圧力範囲２０〜１００ｋｇ／ｃｍ ²で加温圧縮
し粉末状樹脂を圧密化状態または溶融固化状態にして造
粒体を得ることを特徴とするゴム成分を含有する熱可塑
性樹脂の造粒方法（請求項１）及び請求項１記載の造粒
方法により得られるゴム成分含有熱可塑性樹脂粒状体
（請求項２）に関する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明におけるゴム成分を含有す
る熱可塑性樹脂は、ゴム成分にスチレン、メチルメタク
リレート、ブチルアクリレート、メチルアクリレート等
のビニルモノマーをグラフト重合させた熱可塑性樹脂で
ある。代表的な例としてＡＢＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂、アク
リル系モディフアイヤーなどがあげられる。一般にはゴ
ム成分２０〜８０％、ビニルモノマー成分８０〜２０％
のものが本発明に有利に適用できる。

【０００８】これらの熱可塑性樹脂は粉状でも取り扱わ
れているが、特にゴム成分の割合が高く、改質その他の
目的で他の樹脂に混合して使用するような熱可塑性樹脂
の場合、粒径が大きくて粉塵が発生せず、ハンドリング
性が良好なペレット、グラニュール、タブレット等粒状
体として需要が増加する傾向にある。本発明はこれら粒
状体を製造する方法に関するものである。これらのゴム
成分の割合が高い熱可塑性樹脂はゴム成分の割合が低い
ものに比較して溶融しにくいだけでなく、熱による品質
劣化や色焼けが生じやすいという特徴がある。したがっ
て、通常の熱可塑性樹脂に用いられるような押出機で溶
融してペレット化しようと試みると、溶融すると同時に
熱による品質劣化や色焼けが生じる。品質劣化や色焼け
なく溶融させることは非常に難しく、特許２９７８２２
７号では水分を含む樹脂を圧搾脱水機構を有した二軸押
出機を使用し且つ押出機先端のダイスを設けず開放形と
し、押出温度ならびに圧力の上昇を抑え、溶融状態を経
ず、フレーク状粒体で押し出し造粒品を製造する方法を
示している。あるいは熱による品質劣化を防ぐために温
度のかからない高圧での圧縮による造粒方法が特開平６
−２８７３１１号公報で示されている。これら二軸押出
機や高圧圧縮を用いた方法は、その造粒に要するエネル
ギー消費が大きく（乾燥樹脂１ｋｇあたり０．２〜０．
３ｋＷｈ／ｋｇ）設備費用も高価である。また、熱可塑
性樹脂をビカット軟化温度よりも１０〜４０℃高い温度
範囲で圧縮処理し造粒体を得る方法が特開平１１−２５
４４２８号公報に開示されているが、樹脂によってはビ
カット軟化温度が１００℃を超え、圧縮処理温度も１５
０℃を超える。このような場合、樹脂の色焼けや熱劣化
がおこる問題があった。本発明者はこういった熱可塑性
樹脂造粒に際しての品質劣化やコストアップを解決すべ
く、熱可塑性樹脂造粒に関する基本条件を検討した結
果、熱可塑性樹脂粉末を圧縮造粒するに際し、溶剤を添
加することにより、より低温条件、低圧条件で造粒体を
得ることができることを見出した。すなわち、ゴム成分
を含有する熱可塑性樹脂粉末に溶剤を添加することによ
り、熱劣化を生じさせず且つエネルギー消費の少ない低
温、低圧条件下で樹脂粉末基本粒子の圧密化または溶融
化を促進し、強固な造粒体を製造する方法を見出した。

【０００９】このことによって押出機での処理条件より
極めて低く、熱劣化には全く影響しない温度条件下で
も、また室温での高圧圧縮よりも極めて低い圧力条件下
でも造粒体を製造することができるようになった。

【００１０】本発明に適する溶剤は、ゴム成分を含有す
る熱可塑性樹脂を溶解または膨潤させる溶剤があげられ
る。例えば、アセトン、テトラヒドロフラン、トルエ
ン、酢酸エチル、エポキシ化大豆油、ジ−２−エチルヘ
キシルフタレート、アジピン酸エステル、メチルメタア
クリレート、ブチルアクリレート等の公知の溶剤が該当
する。これらは、ゴム成分を含有する熱可塑性樹脂１０
０部（重量部、以下同様）あたり１〜３０部使用すれば
よい。１部を下まわると溶剤の効果が発現しにくく、３
０部を超えると粉体のハンドリングが難しくなる。

【００１１】溶剤の熱可塑性樹脂への添加は圧縮造粒処
理の前に実施する。公知の連続式や回分式のミキサーが
使用できる。

【００１２】圧縮処理の温度条件は４０〜１３０℃であ
る。１３０℃を超えると熱による品質劣化や樹脂の色焼
けが生じ、４０℃を下まわると樹脂粉末の圧密化や溶融
固化が促進されないので、４０〜１３０℃の範囲で設定
するが、この温度範囲は、溶剤を添加せずに圧縮処理を
行った場合よりも２０〜５０℃低い。圧力については、
低ければ樹脂粉末の圧密化や溶融固化が促進されないの
で下限を２０ｋｇ／ｃｍ²とし、また設備費用やエネル
ギー消費を考慮して上限を１００ｋｇ／ｃｍ²として２
０〜１００ｋｇ／ｃｍ²の範囲で設定するが、この圧力
範囲は、室温での圧縮条件１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ
²に比較して極めて低い。圧密化状態とは熱可塑性樹脂
の粉末を加熱圧縮したときなどその粉末が粉末の形態を
ある程度保持しながら融着あるいは粒状化した状態を意
味する。

【００１３】加熱については、予め粉末樹脂を加熱させ
ておくこと、圧縮面を設定温度に加熱保持することが望
ましい。使用する装置によっては樹脂の圧縮で発熱する
場合もあるので、熱バランスを考慮する。

【００１４】圧縮については、面圧をかける方式や線圧
をかける方式などいづれでもよい。

【００１５】加熱圧縮処理は、造粒体ができればそのま
まあるいは切断処理後製品となるような形状の型枠の中
で実施することが望ましいが、たとえばシート状で成形
後、解砕機で粒状化してもよい。

【００１６】装置型式は回分式、連続式いづれの型式で
もよく、具体的な装置としては、次のようなものが適用
できる。 圧縮ロール：上下または左右１対のロールで圧縮し、帯
状に固めてこれを解砕する機構の装置。また、ロールに
あけられた穴によって小片状に固める機構の装置によっ
ても造粒できる。 ペレットミル（１）：水平固定多孔板ダイス上のロール
が回転して、ダイス上に落下する原料をダイスを通して
下部に押し出し、回転するカッターで切断する機構の装
置。 ペレットミル（２）：回転する円筒状多孔ダイスと摩擦
により駆動される２個の内部ロールとの間で材料を押し
出し、ダイス外側面のカッターで切断する機構の装置。 打錠機：臼と杵の間に原料を充填し、上下の杵を移動さ
せて圧縮成形させる機構の装置。成型体を解砕する方法
もある。 単軸押出機：粉末樹脂を可塑化、溶融、ダイスよりスト
ランドとして押し出して適当な大きさに切断しペレット
を得る装置。

【００１７】このように、本発明では、熱可塑性樹脂に
溶剤を添加し、温度条件、圧力条件を適切に設定すれ
ば、連続式、回分式のいづれの形式の装置でも強固な造
粒体を得ることが可能である。

【００１８】本発明で得られた造粒体は他の熱可塑性樹
脂であるポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリメチルメタクリレートなどと混合して射出成形
機で成形させる用途に好適に使用できる。

【００１９】

【実施例】以下に、実施例に基づき本発明を更に詳細に
説明するが、本発明はこれらにより何ら制限を受けるも
のではない。なお、実施例および比較例の操作条件と結
果については、表１および表２に示した。

【００２０】（実施例１）ブタジエンゴム成分７０％、
平均粒径約２２０μｍである乾燥ＭＢＳ樹脂（鐘淵化学
工業株式会社製カネエースＭ５１１）約０．４ｇに溶剤
としてエポキシ化大豆油を３部（対樹脂乾燥重量）を添
加した後、内径約１０ｍｍの圧縮シリンダーに充填後、
熱風ヒーターによりシリンダーおよび樹脂を５５℃まで
昇温し、ピストンをシリンダー内に封入した。さらに、
油圧圧縮装置により５０ｋｇ／ｃｍ ²の面圧で加圧圧縮
した。製品は、直径約１０ｍｍ、長さ約８ｍｍ、溶融固
化状態の強固な状態である円柱状の造粒体であった。装
置に固着しておらず容易に取り出すことができ、樹脂の
色焼けはみられなかった。エネルギー消費のめやすであ
る比エネルギーは０．０４４（ｋＷｈ／ｋｇ乾燥樹脂）
であった。

【００２１】（実施例２）実施例１と同じ乾燥ＭＢＳ樹
脂１００部に予めアセトン１５部を添加し４５℃まで昇
温した。この樹脂を約５ｋｇ／ｈｒの割合で圧縮ロール
方式（ターボ工業製ローラーコンパクタ、型式ＷＰ−９
０：ロール径９０ｍｍ、幅３０ｍｍ）の造粒装置に供給
した。ロール間の圧縮力は線圧約６５ｋｇ／ｃｍとし
た。造粒体は２５ｍｍ幅、２ｍｍ厚みのシート状で溶融
固化状態であった。装置への固着はなく、樹脂の色焼け
はみられなかった。これを解砕機に投入した後乾燥し、
不定形の粒状造粒体を得た。比エネルギーは０．０５２
（ｋＷｈ／ｋｇ乾燥樹脂）であった。得られた造粒体と
ポリブチレンテレフタレートとを混合し、射出成型機を
用い２３０℃で押出射出成形し、色やけ、アイゾット衝
撃強度（５０ｋＪ／ｍ²の強度になる温度；℃）、ＭＦ
Ｒ（メルトフロー値、ＪＩＳＫ７２１０、ｇ／１０分）
を測定した。結果を表１に示す。

【００２２】（実施例３）実施例１と同じ乾燥ＭＢＳ樹
脂１００部に予めＤＯＰ（ジ−２−エチルヘキシルフタ
レート）３部を添加し、６０℃に加熱しておいたＭＢＳ
樹脂を約２０ｋｇ／ｈｒの割合でペレットミル（千代田
技研製プレスペレッター、型式Ｆ−１８０：ダイス直径
１８０ｍｍ、ダイス孔径３ｍｍ、ダイス孔上部テーパ付
き）に供給した。ロールの圧縮力は面圧約６５ｋｇ／ｃ
ｍ²とした。ダイスから押し出た原料をロールと同心回
転するカッターで切断し円柱状で溶融固化状態の造粒体
を得た。装置への固着はなく、樹脂の色焼けはみられな
かった。比エネルギーは０．０４２（ｋＷｈ／ｋｇ乾燥
樹脂）であった。得られた造粒体をポリブチレンテレフ
タレートと混合し、２３０℃で押出射出成形し、色や
け、アイゾット衝撃強度、ＭＦＲを測定した。結果を表
１に示す。

【００２３】（実施例４）予めアセトン５部を添加した
実施例１と同じＭＢＳ樹脂を５０ｋｇ／ｈｒの割合で単
軸押出機（大阪精機工作製単軸押出機、型式１２０ＶＳ
Ｅ−６５３６Ｖ＊径３５ｍｍ、シリンダー長Ｌ／軸径Ｄ
＝１５）に供給した。回転数１２０ｒｐｍ、樹脂温度１
０５℃、ダイス部押し出し圧力１６ｋｇ／ｃｍ²でダイ
スより押し出し、ホットカットし、造粒体を得た。比エ
ネルギーは０．１２（ｋＷｈ／ｋｇ乾燥樹脂）であっ
た。得られた造粒体をポリブチレンテレフタレートと混
合し、２３０℃で押出射出成形し、色やけ、アイゾット
衝撃強度、ＭＦＲを測定した。結果を表１に示す。

【００２４】（実施例５）ブチルアクリレートゴム成分
７０％、平均粒径約２５０μｍである乾燥アクリル系モ
ディファイヤー（鐘淵化学工業株式会社製カネースＭ−
２１０）約０．４ｇに溶剤としてエポキシ化大豆油を３
部（対乾燥樹脂１００部）を添加した後、実施例１と同
じ圧縮シリンダーに充填後、熱風ヒーターによりシリン
ダーおよび樹脂を６５℃まで昇温し、ピストンをシリン
ダー内に封入した。さらに、油圧圧縮装置により６０ｋ
ｇ／ｃｍ²の面圧で加圧圧縮した。製品は、直径約１０
ｍｍ、長さ約８ｍｍの円柱状の造粒体であり、造粒状態
は実施例１と同様であった。比エネルギーは０．０４４
（ｋＷｈ／ｋｇ乾燥樹脂）であった。

【００２５】（実施例６）実施例５と同じアクリル系モ
ディファイヤーに予めアセトン１５部を添加し５５℃ま
で昇温した。この樹脂を約５ｋｇ／ｈｒの割合で実施例
２と同じ圧縮ロールに供給した。ロール間の圧縮力は線
圧約７０ｋｇ／ｃｍであった。造粒体は２５ｍｍ幅、２
ｍｍ厚みのシート状で溶融固化状態であった。装置への
固着はなく、樹脂の色焼けはみられなかった。これを解
砕機に投入した後乾燥し、不定形の粒状造粒体を得た。
比エネルギーは０．０４８（ｋＷｈ／ｋｇ乾燥樹脂）で
あった。得られた造粒体をポリメチルメタクリレートと
混合し、２４０℃で押出射出成形し、色やけ、透明度、
色調を評価した。結果を表２に示した。

【００２６】（実施例７）予めＤＯＰ３部を添加し、６
２℃に加熱しておいた実施例５と同じ乾燥アクリル系モ
ディファイヤーを約２０ｋｇ／ｈｒの割合でペレットミ
ル（新田ゼラチン製ペレットミル、型式ＢＳ−３０：円
柱ダイス直径２６７ｍｍ、ダイス孔径３ｍｍ）に供給し
た。ロールの圧縮力は面圧約７２ｋｇ／ｃｍ²とした。
ダイスから押し出た原料をダイス外周に設置したカッタ
ーで切断し円柱状で粒子圧密化状態の造粒体を得た。装
置への固着はなく、樹脂の色焼けはみられなかった。比
エネルギーは０．０４（ｋＷｈ／ｋｇ乾燥樹脂）であっ
た。得られた造粒体をポリメチルメタクリレートと混合
し、２４０℃で押出射出成形し、色やけ、透明度、色調
を評価した。結果を表２に示す。

【００２７】（比較例１）実施例２においてＭＢＳ樹脂
に溶剤を添加せず圧縮ロールに供給した。圧縮された樹
脂は圧密化不足で実施例２のようなシート状の強固な造
粒体ではなく、指先でほぐすと崩壊するような凝集体で
あった。

【００２８】（比較例２）実施例２で使用した圧縮ロー
ル式装置を用い、予め１７０℃に予熱したＭＢＳ樹脂に
溶剤を添加せず圧縮ロールに供給した。ロール間の圧縮
力は線圧約２２０ｋｇ／ｃｍに設定した。圧縮された樹
脂は実施例２のようなシート状の強固な造粒体であった
が、樹脂に色焼けが生じた。比エネルギーは０．２７
（ｋＷｈ／ｋｇ乾燥樹脂）であった。得られた造粒体と
ポリブチレンテレフタレートを混合し、２３０℃で押出
射出成形し、色やけ、アイゾット衝撃強度およびＭＦＲ
を測定した。結果を表１に示す。

【００２９】（比較例３）実施例３においてＭＢＳ樹脂
に溶剤を添加せずペレットミルに供給した。ダイスから
押し出た樹脂は圧密化不足で実施例３のような円柱状の
強固な造粒体ではなく、指先でほぐすと崩壊するような
凝集体であった。

【００３０】（比較例４）実施例４において、ＭＢＳ樹
脂に溶剤を添加せず単軸押出機に供給した。実施例４の
押し出し条件ではダイスより溶融体として押し出すこと
ができなかった。

【００３１】（比較例５）実施例４の単軸押出機を用
い、溶剤を添加しないＭＢＳ樹脂を５０ｋｇ／ｈｒの割
合で供給、樹脂温度を１９０℃として溶融させダイスよ
り押し出し、ホットカットしペレットを得た。ペレット
は色焼けしており、これをポリブチレンテレフタレート
と混合し、２３０℃で押出射出成形したところ、ＩＺＯ
Ｄ強度およびＭＦＲが設定する規格品質範囲外であっ
た。比エネルギーは０．２３（ｋＷｈ／ｋｇ乾燥樹脂）
であった。

【００３２】（比較例６）実施例６においてアクリル樹
脂に溶剤を添加せず圧縮ロールに供給した。圧縮された
樹脂は圧密化不足で実施例６のようなシート状の強固な
造粒体ではなく、指先でほぐすと崩壊するような凝集体
であった。

【００３３】（比較例７）実施例２で使用した圧縮ロー
ル式装置を用い、予め１４０℃に予熱した実施例５と同
じアクリル系モディフアイヤーに溶剤を添加せず圧縮ロ
ールに供給した。ロール間の圧縮力は線圧約３００ｋｇ
／ｃｍに設定した。圧縮された樹脂は実施例６のような
シート状の強固な造粒体であったが、樹脂に色焼けが生
じた。比エネルギーは０．３１（ｋＷｈ／ｋｇ乾燥樹
脂）であった。得られた造粒体をポリメチルメタクリレ
ートと混合し、２４０℃で押出射出成形し、色やけ、透
明度、色調を評価した。結果を表２に示す。

【００３４】（比較例８）実施例７においてアクリル樹
脂に溶剤を添加せずペレットミルに供給した。ダイスか
ら押し出た樹脂は圧密化不足で実施例７のような円柱状
の強固な造粒体ではなく、指先でほぐすと崩壊するよう
な凝集体であった。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】

【発明の効果】本発明により、高温、高剪断条件での処
理を行う必要がないため、安価な設備費用で且つ少ない
エネルギー消費で品質低下、色焼けのない造粒体が得ら
れる。

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） Ｃ０８Ｌ 55:02 Ｃ０８Ｌ 55:02 Ｆターム(参考） 4F070 AA06 AA18 AA32 AA34 AB08 DA08 DA11 4F201 AA45 AR02 AR06 BA02 BC01 BC20 BC37 BK43 BL03 BN15 BN44

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム成分を含有する粉末状熱可塑性樹脂
   に溶剤を該樹脂１００重量部あたり１〜３０重量部添加
   し、温度範囲４０〜１３０℃、圧力範囲２０〜１００ｋ
   ｇ／ｃｍ²で加温圧縮し粉末状樹脂を圧密化状態または
   溶融固化状態にして造粒体を得ることを特徴とするゴム
   成分を含有する熱可塑性樹脂の造粒方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の造粒方法により得られる
   ゴム成分含有熱可塑性樹脂粒状体。