JP2011046103A - 高せん断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非相溶性ポリマーブレンド系、ポリマー／フィラー系、さらにはポリマーブレンド／フィラー系の材料において、高せん断効率を向上させることで、ブレンド材の品質を高めるようにした。
【解決手段】固体状のポリカーボネートとアクリル樹脂とを８：２の樹脂混合比で混合した樹脂を可塑化して溶融させる可塑化ユニット１０と、可塑化ユニット１０で溶融した溶融樹脂Ｍ´が注入され、この注入された溶融樹脂Ｍ´に高せん断応力を与えるための内部帰還型スクリューを有する高せん断ユニット２０とを備え、可塑化ユニット１０から高せん断ユニット２０へ注入される樹脂の温度がその樹脂の溶融温度（２４０℃）以下となる２０５〜２４０℃とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、非相溶性ポリマーブレンド系、ポリマー／フィラー系、さらにはポリマーブレンド／フィラー系の材料を高せん断することによって、その材料の内部構造をナノレベルで分散・混合するための高せん断装置に関する。

従来、静置場では相互に溶け合わない（非相溶性）ブレンド系において、相溶化剤等の余分な添加物を加えることなく、数十ナノメーターサイズの分散相を有する高分子ブレンド押出し物を製造するための高せん断機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１は、内部帰還型の高せん断スクリューが搭載された高せん断機において、高せん断スクリューにより２〜５ｇの高分子ブレンド微量試料を溶融状態で例えば５００〜３０００ｒｐｍの回転数で高速回転させて数分間混練してナノ分散化させることで、耐熱性、機械的特性、寸法安定性等に優れた高分子ブレンド押出し物（ブレンド材）を製造する構造について開示したものである。

ところで、高せん断機（高せん断部）への材料の供給方法として、射出装置からなる可塑化部を用いる方法がある。このような可塑化部にあっては、可塑化部用の加熱筒に設けられるヒーターによって固体状の材料が加熱され、可塑化溶融されることにより溶融樹脂が作製され、その溶融樹脂が高せん断部内へ射出されるようになっている。

特開２００５−３１３６０８号公報

しかしながら、従来の高せん断によるブレンド材の製造においては、高せん断部内で材料温度を安定させる必要がある。そのため、高せん断部において高せん断開始とともに加熱筒の温度を上昇させておき、さらに高せん断に伴うせん断発熱による温度上昇に対して、加熱筒内に冷却水を流し続けることにより、材料温度の低下を促進させることが行われている。したがって、高せん断される材料温度がばらついて不安定な状態となり、材料のナノ分散化が不十分となり、製造されるブレンド材の品質が低下するという問題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、非相溶性ポリマーブレンド系、ポリマー／フィラー系、さらにはポリマーブレンド／フィラー系の材料において、高せん断効率を向上させることで、ブレンド材の品質を高めるようにした高せん断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る高せん断装置では、高せん断応力を付与しつつ混練することで、非相溶性ポリマーブレンド系、ポリマー／フィラー系、さらにはポリマーブレンド／フィラー系の材料における内部構造をナノレベルで分散・混合するための高せん断装置であって、固体状の材料を可塑化して溶融させる可塑化部と、可塑化部で溶融した材料が注入され、この注入された材料に高せん断応力を与えるための高せん断スクリューを有する高せん断部とを備え、可塑化部から高せん断部へ注入される材料の温度が材料の溶融温度以下であることを特徴としている。

本発明では、高せん断部に注入される非相溶性ポリマーブレンド系、ポリマー／フィラー系、さらにはポリマーブレンド／フィラー系の材料の温度が、その材料の溶融温度以下であるときに、高せん断部の高せん断スクリューの回転により混合される材料に一定の流れをもたせた高せん断応力を与えることができ、材料の内部構造をナノレベルで分散・混合することができる。つまり、なるべく低い材料温度で粘性度の高い材料を高せん断部に注入することで、高せん断時における材料の流れが制御しやすくなり、且つ高せん断開始直後から材料に高せん断応力を与えることができることから、高せん断効率を向上させることができる。

また、本発明に係る高せん断装置では、高せん断部には、内部の材料温度を保温するための加熱筒が設けられ、この加熱筒の温度が可塑化部から高せん断部へ注入される材料と同じ温度に設定されていることが好ましい。

本発明では、高せん断部に注入された材料がその注入された材料の温度と同じ温度に設定された高せん断部の加熱筒によって保温された状態となり、高せん断開始直後より発生するせん断発熱による急な温度上昇を冷却により抑えつつ、温度を安定させることで、材料の粘性度が小さくなるのを抑制するようにしてその流れを制御することができる。そのため、材料を高粘度に保った状態のままその材料に高せん断応力を与えることができ、高せん断効率を向上させることができる。

本発明による高せん断装置によれば、非相溶性ポリマーブレンド系、ポリマー／フィラー系、さらにはポリマーブレンド／フィラー系の材料を可塑化部で溶融し、その材料を溶融温度以下の温度で高せん断部に注入することで、高せん断時の材料温度が安定し、高せん断効率を向上させることが可能となることから、材料全体にわたって均一にナノ分散化させることができ、透明度の高い良好なブレンド材を製造することができる。

本発明の実施の形態による高せん断装置の概略構成を示す一部破断平面図である。 可塑化ユニットを備えた高せん断装置の詳細な構成を示す一部破断側面図である。 高せん断装置を使用した高せん断のフローである。

以下、本発明の高せん断装置の実施の形態について、図１乃至図３に基づいて説明する。

図１における符号１は、本実施の形態による高せん断装置を示している。本高せん断装置１は、非相溶性ポリマーブレンド系、ポリマー／フィラー系、さらにはポリマーブレンド／フィラー系の材料としてポリカーボネートとアクリル樹脂とを８：２の樹脂混合比で混合した材料（以下、単に「樹脂Ｍ」という）を用い、この樹脂Ｍに高せん断応力を与えつつ混練することで樹脂Ｍの内部構造をナノレベルで分散・混合し、溶融状態の高分子ブレンド系の樹脂を作製するためのものである。

図１に示すように、高せん断装置１は、固体状の樹脂Ｍを可塑化して溶融させる可塑化ユニット１０（可塑化部）と、この可塑化ユニット１０によって可塑化された溶融樹脂Ｍ´を注入部２２より注入し加熱筒２１に挿入されている内部帰還型スクリュー２３（高せん断スクリュー）を例えば１００〜３０００ｒｐｍの回転数で回転させて溶融樹脂Ｍ´を混練して高せん断することで、その溶融樹脂Ｍ´をナノ分散化させる高せん断ユニット２０（高せん断部）とからなる。
なお、図１に示す高せん断装置１は、一部（後述する可塑化スクリュー１２部分）が破断した図となっており、また見易いように後述するホッパー１４及びホッパー台１７が側面から見た図となっている。

ここで、以下の説明では、可塑化ユニット１０及び高せん断ユニット２０における可塑化スクリュー１２、内部帰還型スクリュー２３のそれぞれの軸方向でスクリューの送り側を「前方」、「前端」、「先端」とし、その反対側を「後方」、「後端」、「基端」として統一して用いる。また、後述する可塑化ユニット１０の加熱筒１１と高せん断ユニット２０の加熱筒２１においても同様に、それぞれに挿通されるスクリュー１２、２３の送り側を「前方」、「前端」、「先端」とし、その反対側を「後方」、「後端」、「基端」として統一して用いる。また、以下の説明では、可塑化ユニット１０で可塑化される前を単に樹脂Ｍとし、可塑化された樹脂を区別するため溶融樹脂Ｍ´とする。

図２に示すように、可塑化ユニット１０は、樹脂Ｍを混練して可塑化溶融するための可塑化スクリュー１２を備え、その可塑化スクリュー１２が回転軸方向を略水平方向に向けて配置されている。一方、高せん断ユニット２０は、可塑化ユニット１０より注入された溶融樹脂Ｍ´に対して高せん断を施すための前記内部帰還型スクリュー２３を備え、その内部帰還型スクリュー２３が回転軸方向を可塑化スクリュー１２の回転軸方向に直交する略水平方向に向けて配置されている。
そして、可塑化ユニット１０において、可塑化溶融される樹脂Ｍが本実施の形態の材料（すなわち、ポリカーボネートとアクリル樹脂とを８：２の樹脂混合比で混合した材料）の溶融温度（２４０℃）以下となる２０５〜２４０℃の材料温度で高せん断ユニット２０へ射出されるようになっている。

図１に示す可塑化ユニット１０は、略水平方向に配した略中空円筒形状の加熱筒１１と、この加熱筒１１内に挿通された状態で周方向に回転自在かつ軸方向に往復移動自在とされる可塑化スクリュー１２と、可塑化スクリュー１２の軸方向一端側をなす基端部１２ａ側に配置されるとともに可塑化スクリュー１２に回転及び軸方向への往復移動をさせるための駆動部１３と、可塑化スクリュー１２の基端部１２ａに固体状の樹脂Ｍを供給するホッパー１４と、可塑化スクリュー１２の軸方向他端側をなす先端部１２ｂ側に設けられた射出ノズル１５とを備えて概略構成されている。

可塑化ユニット１０の加熱筒１１は、長手方向を略水平方向に向けた状態で保持され、外周面が複数のヒーター１６、１６、…によって覆われており、これらヒーター１６を温度制御することで温度調節可能となっている。つまり、可塑化ユニット１０においては、加熱筒１１によって射出される溶融樹脂Ｍ´の温度が、上述したように２０５〜２４０℃となるように温度制御される構成となっている。

加熱筒１１の基端部１１ａには、ホッパー１４を支持するとともにホッパー１４に供給された固体状の樹脂Ｍを可塑化スクリュー１２の基端部１２ａ側に落とし込む挿通穴１７ａを有するホッパー台１７が固定されている。また、加熱筒１１の先端部１１ｂの内面には、射出ノズル１５がその流路（射出口１５ａ）を加熱筒１１の内空部（可塑化領域Ｒ）に連通させた状態で取り付けられている。なお、加熱筒１１は、図２に示す符号１８の温度センサーによって温度制御される構成となっている。

可塑化スクリュー１２は、加熱筒１１と略同軸に配置され、加熱筒１１によってスクリュー内で混練される樹脂温度が調整されるようになっている。また、可塑化スクリュー１２の基端部１２ａは、ホッパー台１７の挿通穴１７ａに到達して後述する駆動部１３のスクリュー回転軸１３３に一直線上となるように連結されている。

駆動部１３は、可塑化スクリュー１２を回転させる回転機構１３Ａと、可塑化スクリュー１２をその軸方向へ往復移動させてスクリュー１２内の溶融樹脂を射出ノズル１５から射出させるための射出機構１３Ｂとからなる。
回転機構１３Ａは、固定部１３１上に固定されたスクリュー回転モータ１３２と、そのスクリュー回転モータ１３２によって回転力が伝達されたスクリュー回転軸１３３とを備えている。そして、スクリュー回転軸１３３と可塑化スクリュー１２の基端部１２ａとは、連結片１３４によって一直線上に連結されている。

射出機構１３Ｂは、可塑化スクリュー１２の軸方向に平行にねじ軸を配置させて固定部１３１に固定されたボールねじ１３５と、このボールねじ１３５に対して回転自在に螺合されたナット１３６と、ナット１３６に回転力を伝達するとともに固定部１３１と分離して配置された射出モータ１３７とから構成されている。射出モータ１３７の駆動によって回転するナット１３６に対してボールねじ１３５が往復移動することで、ボールねじ１３５を固定させている前記固定部１３１と、その固定部１３１上のスクリュー回転モータ１３２、スクリュー回転軸１３３を介して設けられた可塑化スクリュー１２がその軸方向に往復移動する構成となっている。つまり、可塑化スクリュー１２は、回転により固体状の樹脂Ｍを混合させて溶融し、さらに回転と往復移動により加熱筒１１内で可塑化した溶融樹脂を射出ノズル１５から射出させる機能を有している。

次に、可塑化ユニット１０によって溶融された溶融樹脂Ｍ´が供給されるとともに、その溶融樹脂Ｍ´を高せん断するための高せん断ユニット２０の構成について図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、高せん断ユニット２０は、樹脂を注入するための注入部２２を有するとともに略水平方向に配した中空円筒形状の加熱筒２１と、この加熱筒２１内に挿通された状態で周方向に回転自在とされる内部帰還型スクリュー２３と、この内部帰還型スクリュー２３の後方（すなわち、スクリュー軸方向一端側をなす基端部２３ｂ側）に配置されるとともにシャフト２５を介して内部帰還型スクリュー２３を回転させるための駆動モータ２４と、前記シャフト２５をベアリング２６を介して回転可能に支持する振止め支持部２７と、内部帰還型スクリュー２３の軸方向他端側の先端側（前記基端部とは反対側）に設けられた成形加工部をなすＴ−ダイ２９を有する先端保持部２８とを備えて概略構成されている。

図２に示す高せん断ユニット２０の加熱筒２１は、長手方向を略水平方向に向けた状態で保持され、図示しないヒーターによって覆われており、保温可能となっている。加熱筒２１は、基端部２１ｂ（図２で左側）が本体支持部３０によって支持されており、先端部２１ａに前記先端保持部２８が設けられている。また、加熱筒２１に設けられる注入部２２には内空部（高せん断領域Ｋ）に連通する注入路２２ａが形成されており、その注入路２２ａの外周側開口部には上述した射出ノズル１５の射出口１５ａが一致するように係合する構成となっている。これにより、可塑化ユニット１０で射出された溶融樹脂Ｍ´を注入部２２より高せん断領域Ｋ（加熱筒２１と内部帰還型スクリュー２３との間の隙間）に流入させることができる。

ここで、注入部２２に形成される注入路２２ａの位置は、内部帰還型スクリュー２３の後端寄りに設けられている帰還穴２３１の吐出口（後述する）よりも先端側の位置となっている。
そして、注入路２２ａの途中には、加熱筒２１の内空部に可塑化ユニット１０からの溶融樹脂Ｍ´の流入量を調整するための開閉制御が可能な注入バルブ３１が設けられている。この注入バルブ３１は、予め設定された時間等に応じて注入量を制御することが可能な自動開閉式とされ、後述する排出バルブ３２の開閉動作に対して連動可能となっている。

内部帰還型スクリュー２３は、加熱筒２１内に略同軸に挿通された状態で回転可能に設けられ、基端部２３ｂが駆動モータ２４の回転軸に連結されたシャフト２５に対して一直線上となるように連結され、その駆動モータ２４の回転力が伝達されている。内部帰還型スクリュー２３の基端部２３ｂは、スクリュー羽根が形成されていない高せん断領域Ｋの範囲外の位置であって、加熱筒２１の内面に対して液密に摺動可能となっている。

さらに、内部帰還型スクリュー２３には、上述したように先端部２３ａから後端側に向けてスクリュー中心軸に沿う帰還穴２３１が形成されている。具体的に帰還穴２３１は、流入口となる一端がスクリュー先端２３ａの断面視略中心に位置し、その流入口から後端側に延びるとともに、所定位置でスクリュー２３の半径方向に向きを変えてスクリュー２３の外周面まで延び、その外周面の位置に吐出口となる他端が設けられている。

この帰還穴２３１において、流入口が高せん断中に帰還穴２３１内を流れる溶融樹脂Ｍ´の上流側となり、吐出口が下流側となる。つまり、高せん断領域Ｋに注入された溶融樹脂Ｍ´は、内部帰還型スクリュー２３の回転とともに先端側に送られ、流入口より帰還穴２３１に流入して後方へ流れて吐出口より吐出され、再び内部帰還型スクリュー２３の回転とともに先端側へ送られる循環がなされる。この循環により溶融樹脂Ｍ´はナノ分散化され、その内部構造をナノレベルで分散・混合されることになる。

また、図２に示すように、加熱筒２１及び先端保持部２８には適宜な位置に温度センサー（図示省略）が設けられており、高せん断時の加熱筒２１及び先端保持部２８の温度が管理され、加熱筒２１に設けられた図示しないヒーターにより内部の材料温度を保温できるようになっている。

先端保持部２８には、加熱筒２１の内空部（高せん断領域Ｋ）に連通する排出路２９ａが形成されており、その排出路２９ａの排出側には下方に向かうに従って開口断面が拡径する成形加工部をなすＴ−ダイ２９が形成されている。そして、排出路２９ａの途中には、高せん断領域Ｋから排出されるナノ分散樹脂の排出量を調整するための排出バルブ３２が設けられている。この排出バルブ３２は、予め設定された高せん断混練時間等に応じて排出量を制御することが可能な自動開閉式とされ、上述した注入バルブ３１の開閉動作に連動している。つまり、上述した注入バルブ３１と排出バルブ３２とは、任意のタイミングで注入（可塑化ユニット１０による射出）、排出を制御可能な構成となっている。

さらに、加熱筒２１、本体保持部３０、及び振止め支持部２７には、それぞれ第１冷却流路３５、第２冷却流路３６、第３冷却流路３７が設けられている。第１冷却流路３５は、加熱筒２１を温度調整し、加熱筒２１内で高せん断する樹脂温度を制御するためのものである。第２冷却流路３６は、加熱筒２１の内部帰還型スクリュー２３の基端部２３ｂに対応する部分を冷却するためのものである。また、第３冷却流路３７は、振止め支持部２７でシャフト２５を冷却することで、シャフト２５を通じて加熱筒２１から伝達される熱や駆動モータ２４から伝達される熱からベアリング２６を保護するためのものである。

次に、上述した高せん断装置１を用いて、ポリカーボネートとアクリル樹脂とを８：２の樹脂混合比で混合した材料（樹脂Ｍ）における内部構造をナノレベルで分散・混合する方法について図３のフロー等を用いて説明する。

先ず、図１〜図３に示すように、高せん断ユニット２０に対して射出可能な状態で取り付けられた可塑化ユニット１０において、固体状の樹脂Ｍを可塑化させて溶融樹脂Ｍ´を作製する。この場合、樹脂Ｍをホッパー１４から可塑化領域Ｒとなる加熱筒１１内の可塑化スクリュー１２に供給し、回転機構１３Ａのスクリュー回転モータ１３２を駆動させることで可塑化スクリュー１２を適宜な回転速度で回転させる。なお、加熱筒１１は外周に巻き付けられているヒーター１６によって適宜な温度、つまり２種の材料のうち溶融温度の高い方に応じた温度に加熱させた状態にする。これにより、可塑化領域Ｒ内の樹脂Ｍを可塑化溶融して混練し、ここでは２０５〜２４０℃の範囲の材料温度の溶融樹脂Ｍ´が作製され、可塑化ユニット１０の可塑化領域Ｒでの樹脂の可塑化が完了となる（図３に示すステップＳ１〜Ｓ３）。

次に、可塑化ユニット１０内の溶融樹脂を高せん断ユニット２０の加熱筒２１内に注入する（ステップＳ４）。
具体的には、溶融樹脂Ｍ´が所望の性状で得られたタイミング（ステップＳ３：ＹＥＳ）で、高せん断ユニット２０の注入バルブ３１と排出バルブ３２を開いて、それぞれの流路（注入路２２ａ、排出路２９ａ）を開放する（ステップＳ４）。

次に、高せん断ユニット２０の内部帰還型スクリュー２３を低速回転（例えば、０〜３００ｒｐｍ）で回転させる（ステップＳ５）。このとき、注入前の高せん断ユニット２０の加熱筒２１内（高せん断領域Ｋ内）は空の状態であるため、可塑化ユニット１０より溶融樹脂Ｍ´を注入することで、溶融樹脂Ｍ´によって内部の空気が排出路２９ａから排出され、高せん断ユニット２０の加熱筒２１内が溶融樹脂Ｍ´で満たされた状態となる（ステップＳ６）。

次に、ステップＳ７において、内部帰還型スクリュー２３を高速回転（例えば、１００〜３０００ｒｐｍ）で回転させ、高せん断領域Ｋ中の溶融樹脂Ｍ´に対して所定の設定時間だけ高せん断を行うことでナノ分散化させ、ナノ分散樹脂が形成される。そして、高せん断領域Ｋ内に注入された溶融樹脂Ｍ´は、内部帰還型スクリュー２３の外周側ではスクリュー２３の高速回転とともに先端側へ送られ、スクリュー先端部２３ａで帰還穴２３１の流入口より後方へ流れ、吐出口よりスクリュー外周側に出て帰還し、再び先端側に送られるといった循環を所定時間繰り返すことで、その溶融樹脂Ｍ´に高せん断応力が付与されるようになっている。

このとき、高せん断ユニット２０の加熱筒２１の温度が可塑化ユニット１０から高せん断ユニット２０へ注入される溶融樹脂Ｍ´と同じ温度に設定されている。例えば、溶融樹脂温度が２０５℃である場合には、高せん断ユニット２０の加熱筒２１の温度も２０５℃に設定される。

次に、内部帰還型スクリュー２３の回転速度を高速回転から中速回転（例えば、２００〜１０００ｒｐｍ）に切り替え（ステップＳ８）、注入バルブ３１と排出バルブ３２とを開けて、それぞれの流路（注入路２２ａ、排出路２９ａ）を開放する。これにより、高せん断により加工された高せん断領域Ｋ内のナノ分散樹脂が内部帰還型スクリュー２３の回転とともに先端側の排出路２９ａから排出され（ステップＳ９）、Ｔ−ダイ２９から排出されて得られたものが高分子ブレンド押出し物となる。

なお、高せん断ユニット２０でのナノ分散樹脂の形成と並行して、上述したステップＳ１〜Ｓ３の工程と同様となる樹脂を可塑化溶融させる工程が行われる。すなわち、可塑化ユニット１０において、固体状の樹脂Ｍをホッパー１４から加熱筒１１内の可塑化スクリュー１２に供給し、可塑化スクリュー１２を適宜な回転速度で回転させることにより可塑化領域Ｒ内の樹脂Ｍを可塑化溶融して混練し、次に高せん断ユニット２０の加熱筒２１内に注入する溶融樹脂Ｍ´を製造しておき、その溶融樹脂Ｍ´は高せん断ユニット２０で高分子ブレンド押出し物が排出された適宜なタイミングで高せん断ユニット２０へ注入される。

次に、本高せん断装置１の作用について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施の形態の高せん断装置１では、高せん断ユニット２０に注入されるポリカーボネートとアクリル樹脂とを８：２の樹脂混合比で混合した材料からなる溶融樹脂Ｍ´の温度が、その材料の溶融温度以下となる２０５〜２４０℃の範囲であるときに、高せん断ユニット２０の内部帰還型スクリュー２３の回転により混合される溶融樹脂Ｍ´に一定の流れをもたせた高せん断応力を与えることができ、材料の内部構造をナノレベルで分散・混合することができる。
つまり、なるべく低い材料温度で粘性度の高い溶融樹脂Ｍ´を高せん断ユニット２０に注入することで、高せん断時における材料の流れが制御しやすくなり、且つ高せん断開始直後から材料に高せん断応力を与えることができることから、高せん断効率を向上させることができる。

なお、本実施の形態でのポリカーボネートとアクリル樹脂とを８：２の樹脂混合比で混合した材料では、可塑化ユニット１０で可塑化され高せん断ユニット２０へ注入される溶融樹脂Ｍ´の材料温度が２０５℃よりも低い場合には、高せん断ユニット２０の内部で一定の流れが与えられない程の粘性の高い性状となって、内部帰還型スクリュー２３に負荷がかかることから、溶融樹脂Ｍ´が十分に混合されず、高せん断効率が低下することになる。
また、溶融樹脂Ｍ´の材料温度が２４０℃より高い場合には、高せん断時のせん断発熱による温度上昇を抑えるための冷却が必要となり、その冷却作用によって材料温度が不安定な状態になる。

また、本高せん断装置１では、高せん断ユニット２０に注入された溶融樹脂Ｍ´がその注入された溶融樹脂Ｍ´の温度と同じ温度に設定された高せん断ユニット２０の加熱筒２１によって保温された状態となり、高せん断開始直後より発生するせん断発熱による急な温度上昇を冷却により抑えつつ、温度を安定させることで、溶融樹脂Ｍ´の粘性度が小さくなるのを抑制するようにしてその流れを制御することができる。そのため、溶融樹脂Ｍ´を高粘度に保った状態のままその材料に高せん断応力を与えることができ、高せん断効率を向上させることができる。

上述のように本実施の形態による高せん断装置では、ポリカーボネートとアクリル樹脂とを８：２の樹脂混合比で混合した樹脂Ｍを可塑化ユニット１０で溶融し、その溶融樹脂Ｍ´を溶融温度以下の温度で高せん断ユニット２０に注入することで、高せん断時の材料温度が安定し、高せん断効率を向上させることが可能となることから、材料全体にわたって均一にナノ分散化させることができ、透明度の高い良好なブレンド材を製造することができる。

以上、本発明による高せん断装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態ではポリカーボネートとアクリル樹脂とを８：２の樹脂混合比で混合した樹脂Ｍにおいて、可塑化ユニット１０で作製した溶融樹脂温度と高せん断ユニット２０の加熱筒２１の温度とを２０５〜２４０℃としているが、この温度に限定されることはない。上述した理由により２０５〜２４０℃が好ましいが、この材料の溶融温度である２４０℃以下であれば２０５℃より低い温度であってもかまわない。

また、本実施の形態のポリカーボネートとアクリル樹脂とを８：２の樹脂混合比で混合した材料は一例であって、この材料に制限されることはなく、非相溶性ポリマーブレンド系、ポリマー／フィラー系、さらにはポリマーブレンド／フィラー系の材料を本発明の適用対象とすることができる。そして、この場合も可塑化部から高せん断部へ注入される材料の温度は、その材料の溶融温度以下であればよいのである。

さらに、可塑化部ユニット１０、高せん断ユニット２０の構成、例えば加熱筒１１、２１、可塑化スクリュー１２、内部帰還型スクリュー２３の形状、寸法などの構成は本実施の形態に限定されることはなく、適宜設定することができる。

１ 高せん断装置
１０ 可塑化ユニット（可塑化部）
１１ 可塑化ユニットの加熱筒
１２ 可塑化スクリュー
１４ ホッパー
１５ 射出ノズル
１６ 可塑化ユニットのヒーター
２０ 高せん断ユニット（高せん断部）
２１ 高せん断ユニットの加熱筒
２３ 内部帰還型スクリュー
２３ａ 先端部
２３ｂ 基端部
２３１ 帰還穴
Ｋ 高せん断領域
Ｒ 可塑化領域

Claims (2)

1. 高せん断応力を付与しつつ混練することで、非相溶性ポリマーブレンド系、ポリマー／フィラー系、さらにはポリマーブレンド／フィラー系の材料における内部構造をナノレベルで分散・混合するための高せん断装置であって、
   固体状の前記材料を可塑化して溶融させる可塑化部と、
   該可塑化部で溶融した材料が注入され、この注入された材料に高せん断応力を与えるための高せん断スクリューを有する高せん断部と、
   を備え、
   前記可塑化部から前記高せん断部へ注入される前記材料の温度が該材料の溶融温度以下であることを特徴とする高せん断装置。
2. 前記高せん断部には、内部の材料温度を保温するための加熱筒が設けられ、
   この加熱筒の温度が前記可塑化部から前記高せん断部へ注入される材料と同じ温度に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の高せん断装置。

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