JP2014233865A - 無機物高充填樹脂のペレット製造装置および無機物高充填樹脂のペレット製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磨耗を抑制し、生産コストを低下させることができる無機物高充填樹脂のペレット製造装置および無機物高充填樹脂のペレット製造方法を提供することである。【解決手段】加圧式ニーダ１１０を通して混練された樹脂は、二軸一軸押出機１３０に供給される。この場合、加圧式ニーダ１１０を用いない場合と比較して、装置部材の磨耗を抑制することができる。すなわち、無機材料が樹脂によって容易にコーティングされるため、装置部材の磨耗を抑制することができ、経時変化を抑えることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、無機物高充填樹脂のペレット製造装置および無機物高充填樹脂のペレット製造方法に関する。より具体的には、本発明は、無機フィラーを高配合した熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物を造粒するための装置および方法に関する。

従来から、熱可塑性樹脂を押出成形して雨樋等の建材等として使用するにあたり、熱可塑性樹脂に、ウォラストナイト等の無機物充填材を添加して押出成形することにより、線膨張率の低減、および曲げ強度の向上等の効果が得られることが知られている。

また、熱可塑性樹脂に無機材料を高充填する場合、無機材料および熱可塑樹脂の混練とその混練物の賦形とを同時に行うと、混練不十分による問題が生じる。混練不十分による問題としては、無機材料の分散不良、および無機材料配合量の不均一性による形状の不安定などが挙げられる。その問題の対策として、一般的に、一度混練物をペレット状態に造粒する必要がある。

例えば、特許文献１（特開２００６−１０３３１８号公報）には、充てん材の性質が十分に残された層を有して充てん材濃度を異ならせた複数の層が形成された新規の樹脂含有積層体を製造可能とする樹脂含有積層体の製造方法について開示されている。

特許文献１記載の樹脂含有積層体の製造方法は、少なくとも充てん材と当該充てん材と等重量以下の流動状態の樹脂とを含むペレット用素材を第一の押出機構にて混合しながら不定形の状態で押し出して不定形のまま所定の導入部に導入してペレット形状に成形することによりペレットを形成するペレット化工程と、流動状態の樹脂を少なくとも有するとともに充てん材を０重量％以上１００重量％未満の範囲で含む複数の積層用素材であって少なくとも一つ以上の積層用素材では上記ペレット用素材に含まれる充てん材および樹脂を用いて当該充てん材の配合割合を当該樹脂の配合割合以上とした複数の積層用素材のそれぞれを別々に混練する際、少なくとも充てん材の配合割合が樹脂の配合割合以上の積層用素材については上記ペレット化工程にて形成されたペレットを少なくとも原料として、同複数の積層用素材のそれぞれを別々に混練する混練工程と、各混練された積層用素材を別々に第二の押出機構にて押し出し、当該各混練された積層用素材を積層された状態にする積層工程と、上記積層された状態の積層用素材を成形して樹脂含有積層体を形成する成形工程とを備える。

特許文献２（特開２００６−１２３４４９号公報）には、成形物の成形原料になる廃複合樹脂ペレットを製造する際に、廃樹脂材と廃無機フィラーの混合材料を溶融した際に付着した水が蒸気化したり、溶融時に発生するガスにより無数の空隙が発生するのを防止し、廃複合樹脂ペレットを高品質化することができると共にこれを原料として成形される成形物の高品質化に寄与する廃複合樹脂ペレット製造装置及びその製造方法について開示されている。

特許文献２記載の廃複合樹脂ペレット製造装置及びその製造方法は、少なくとも廃合成樹脂材及び該廃合成樹脂材より熱伝導率が高い廃無機フィラーを所定の割合で混合した廃複合樹脂原料を加熱及び混練して溶融する加熱混練手段と、溶融した廃複合樹脂原料を所望の連続形状に押出す押出し手段と、加熱混練手段及び押出し手段間に設けられ、溶融状態の廃複合樹脂原料を負圧状態で加圧して内部の気体を脱泡して排出する脱気手段と、押出し手段から押出された廃複合樹脂原料を冷却硬化する冷却手段と、冷却硬化した廃複合樹脂原料を所望の長さに切断して廃複合樹脂ペレットに形成する切断手段とを備える。

特開２００６−１０３３１８号公報 特開２００６−１２３４４９号公報

しかしながら、通常の樹脂を混練する場合に比べ、樹脂に硬度が高い無機材料を含ませて混練する場合、無機材料と樹脂とが混練されるまでの過程で、混練に用いられる押出機のバレルおよびスクリューが無機材料と接触して摩耗する。
またこの場合、無機材料を含む樹脂混練物の粘度が高いために、押出機の先端部分にかかる樹脂混錬物の排出圧力も高くなる。押出機のスクリューは片持ち状態で取り付けられているため、樹脂混錬物による負荷がかかることでスクリューが振れ、スクリュー先端がバレルと接触することで摩耗が発生する場合もある。

したがって、無機材料の混練量が多いほど、または無機材料の硬度が高いほど、バレルおよびスクリューの摩耗発生量が多くなる。そのため、短期間での設備メンテナンスが必要となり、最終的に生産コストが高くなってしまうという問題がある。

また、バレルおよびスクリューが摩耗することにより、バレルとスクリューとの間のクリアランスが広がり、混練物のバックフローが増加する。その結果、混錬物の輸送能力が低下し、押出量も低下してしまう問題がある。

本発明の目的は、装置部材の磨耗を抑制し生産コストを低下させることができる、無機物高充填樹脂のペレット製造装置および無機物高充填樹脂のペレット製造方法を提供することである。

（１）
一局面に従う無機物高充填樹脂のペレット製造装置は、押出機と、押出機の上流側に設けられたニーダを含むものである。

この場合、樹脂と無機材料とがニーダにより予め混練され、その後、押出機に供給される。この場合、ニーダを用いない場合と比較して、無機材料が樹脂によってコーティングされやすくなる。無機材料が樹脂によって容易にコーティングされるため、ニーダの装置部材磨耗を抑制することができる。また、無機材料が樹脂によって容易にコーティングされた状態の混練塊が押出部材に供給されるため、押出部材の摩耗をほぼ防止することができる。したがって、装置の経時変化を抑えることができる。さらに、摩耗量あたりの処理量を増加させることができる。

本発明において、ニーダは、バレルと混練部材とを含む混練手段である。さらに、ニーダは、バレル内壁と混練部材との最小クリアランスが、後述の押出機におけるバレル内壁と押出部材との最小クリアランスより大きいものである。最小クリアランスは、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、好ましくは、３ｍｍ以上６ｍｍ以下である。これによって、混練機能を確保しつつ、装置部材の摩耗を可及的に抑えることができる。ニーダは、好ましくはバッチ式であり、混練処理中（混練処理後の排出処理を除く）に混練塊の輸送を伴わない。さらに好ましくは、混練部材が、ブレードを有するロータである。
ニーダにより、無機物の表面が樹脂によってコーティングされた状態の混練塊が生成する。

本発明において、押出機は、バレルと押出部材とを含む押出手段である。さらに、押出機は、バレル内壁と押出部材との最小クリアランスが、前述のニーダにおけるバレル内壁と混練部材との最小クリアランスより小さいものである。最小クリアランスは、例えば、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下、好ましくは０．０８ｍｍ以上０．１ｍｍ以下である。押出部材は、バレル内壁との間への混練塊の取込みと取込まれた混練塊の押出とが可能な形状を有する。したがって押出機による処理は、混練塊の輸送を伴う。好ましくは、押出部材がスクリュシャフトである。押出機は、スクリュシャフトが単軸でもよいし、複数軸でもよい。

より具体的には、押出機は、上流に供給部を有し、当該供給部が混練塊の喰い込みが可能な構造を有するものであればよい。この観点からは、押出機としては噛み合い部を有するもの、より具体的には押出部材として複数軸のスクリュシャフトを有するものであることが好ましい。
また、押出機の押出部材は、軸方向の単位長さあたり、供給部におけるバレル内空間（すなわち、混練塊を喰い込ませるための、バレル内壁と押出部材表面との間の空間）が、供給部より下流におけるバレル内空間（すなわち、喰い込まれた混練塊が圧縮および混練等される、バレル内壁と押出部材表面との間の空間）よりも大きくなるように構成されていることが好ましい。この観点からは、供給部における押出部材の形状が、上流側が径大となるテーパ状のコニカルスクリュであることが好ましい。
押出機により、混練塊がペレットの前成形の形状となるように押出加工される。

（２）
第２の発明にかかる無機物高充填樹脂のペレット製造装置は、一局面に従う無機物高充填樹脂のペレット製造装置において、ニーダが加圧式ニーダであり、押出機が二軸一軸押出機であってもよい。

この場合、ニーダ内が加圧されるため、無機材料が樹脂によってよりコーティングされやすくなる。無機材料が樹脂によってコーティングされることにより、装置部材の磨耗を抑制することができ、装置の経時変化を抑えることができる。

二軸一軸押出機は、押出部材が、上流で二軸且つ下流で単軸となる構造を有する。この場合、上流の押出部材の一方の一端に、下流の押出部材の一端が連設されていてよい。二軸一軸押出機は、好ましくは、コニカルタイプの二軸スクリュ部と、単軸スクリュ部とを押出部材として有するものである。
さらに、押出部材の軸径Ｄに対する軸長Ｌの比（Ｌ／Ｄ）は、たとえば３以上１０以下、好ましくは４以上６以下である。このように、押出部材が相対的に短い軸長を有するため、先端における振れが小さい。その結果、バレルと押出部材との接触が抑制され、バレルと押出部材との接触による摩耗を抑制することができる。
したがって、装置部材の摩耗を抑制することができ、装置の経時変化を抑えることができる。

本発明において、バレルおよび押出部材は合金で構成される。合金元素としては、鉄、炭素、クロム、ニッケル、モリブデン、バナジウム、タングステン、コバルト、およびアルミニウムなどから複数種が選択される。合金鋼の具体例としては、コバルトクロムタングステン合金（たとえばステライト^(R)）、およびアルミニウムクロムモリブデン鋼（例えばＳＡＣＭ６４５）などが挙げられる。さらに、合金鋼の表面が窒化処理したものであってもよい。

（３）
第３の発明にかかる無機物高充填樹脂のペレット製造装置は、一局面または第２の発明にかかる無機物高充填樹脂のペレット製造装置において、押出機の下流側に、ペレット化装置および冷却装置を含んでもよい。

この場合、押出機から排出された混錬塊から、ペレット化装置および冷却装置によりペレットを製造することができる。押出機の下流におけるペレット化装置および冷却装置の配置の配置順は任意である。

（４）
他の局面に従う無機物高充填樹脂のペレット製造方法は、樹脂および無機材料を含む混合原料をニーダにより混練して第１混練塊を生成する第１処理と、第１混練塊を押出機により押出して第２混練塊を生成する第２処理と、を含むものである。

この場合、樹脂および無機材料を含む混合原料がニーダにより混練され、その後、押出機に供給される。この場合、ニーダを用いない場合と比較して、無機材料が樹脂によってコーティングされやすくなる。従って、装置部材の磨耗を抑制することができ、装置の経時変化を抑えることができる。

本発明において、第１混練塊は、無機物の表面が樹脂によってコーティングされた状態の混練塊である。第１混練塊の粘度は、ニーダからの排出直後において、たとえば１，０００Ｐａ・ｓ以上、好ましくは１０，０００Ｐａ・ｓ以上である。当該粘度範囲内の上限値は特に限定されないが、たとえば１００，０００Ｐａ・ｓである。

他の局面に従う無機物高充填樹脂のペレット製造方法は、第一局面に従う無機物高充填樹脂のペレット製造装置を用いて実施することができる。ニーダの混練部材の周速は、無機充填材の配合量、処理効率および混練部材への負担などを考慮して、当業者が適宜決定することができるが、たとえば１０ｒｐｍ以上５０ｒｐｍ以下であってよい。押出機の押出部材の周速も同様に当業者が適宜決定することができるが、たとえば１ｒｐｍ以上４０ｒｐｍ以下であってよい。

本発明において、無機材料の硬度（Ｈｖ）は、たとえば５００Hｖ以上、好ましくは６００Hv以上である。当該硬度範囲内の上限値は特に限定されないが、たとえば６５０Hｖである。特に、無機物充填材が本来的に装置部材を摩耗させやすい高硬度である場合に、相対的に高い摩耗抑制効果が得られる。

本発明において、無機材料としては、金属、ならびに、金属元素（典型元素、遷移元素）および非金属元素（ホウ素、ケイ素など）の化合物が挙げられる。化合物としては、水素化合物、酸化物、オキソ酸、水酸化物、窒化物、炭化物、ハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、金属錯体（配位化合物）などが挙げられる。より具体的には、フライアッシュ、高炉スラグ、ダイアトマイト、貝殻粉、タルク、ガラスなどが挙げられる。

また、無機材料の粒径は、たとえば０．１μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは１μｍ以上２００μｍ以下である。特に、無機物充填材が本体的に装置部材を摩耗させやすい大きな粒径である場合に、相対的に高い摩耗抑制効果が得られる。

本発明において、樹脂は、熱可塑性樹脂であればよい。たとえば、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブテン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチル（メタ）アクリレート、ポリアセタールなどが挙げられる。

第１処理における温度は、用いる樹脂の融点以上であってよい。第１処理における温度の上限値は、たとえば、樹脂の融点より３０℃、好ましくは５０℃高い温度である。これによって、樹脂が効率よく溶融し、無機充填材を容易にコーティングすることができる。

第１処理においてニーダとして加圧ニーダを用いる場合、加圧ニーダによるバレル内の圧力は、例えば０．１ＭＰａ以上、好ましくは０．３ＭＰａ以上である。当該バレル内の圧力範囲の上限値は特に限定されないが、第２処理における押出機が樹脂をバレル外へ排出する圧力よりも小さいことが好ましい。例えば、加圧ニーダによるバレル内圧力の上限値は、０．７ＭＰａ、好ましくは、０．５ＭＰａである。このような範囲とすることにより、加圧ニーダの部材の摩耗を可及的に抑えつつ、樹脂を無機充填材に容易にコーティングすることができる。

第２処理における温度は、第１処理における温度より高い温度であってよい。例えば、第１処理における温度より１０℃、好ましくは３０℃高い温度であってよい。これによって、混練物の押出が容易になる。

（５）
第５の発明にかかる無機物高充填樹脂のペレットの製造方法は、他の局面に従う無機物高充填樹脂のペレットの製造方法において、無機材料が、樹脂と無機材料との合計に対して６５重量％以上９９．９重量％以下の割合で含まれてよい。上記割合は、好ましくは７０重量％以上９９．９重量％以下、より好ましくは７５重量％以上９９．９重量％以下、さらに好ましくは８０重量％以上９９．９重量％以下であってもよい。

このように、本来的に装置部材を摩耗させやすい高配合の無機物充填材に対して、相対的に高い摩耗抑制効果が得られる。

（６）
第６の発明にかかる無機物高充填樹脂のペレットの製造方法は、第５の発明にかかる無機物高充填樹脂のペレットの製造方法において、混合原料が、固体状態の樹脂と無機材料とが混合された状態でニーダによる混練に供されてよい。

無機充填材が上述のように高配合である場合であっても、ニーダへの投入前に樹脂を予め溶融させる処理を行うことなく、ニーダ内で無機材料表面に樹脂を容易にコーティングすることができる。

第１の実施の形態にかかる無機物高充填樹脂のペレット製造装置の一例を示す模式図である。 実施例１によるペレットと比較例１によるペレットとの粘度測定結果を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［第１の実施の形態］
図１は、本実施の形態にかかる無機物高充填樹脂のペレット製造装置１００の一例を示す模式図である。

（無機物高充填樹脂のペレット製造装置１００の構成）
図１に示すように、無機物高充填樹脂のペレット製造装置１００は、上流側から下流側に向けて、加圧式ニーダ１１０、バケット搬送ダクト１２０、二軸一軸押出機１３０、ペレタイザ１４０、ペレットクーラ１５０、およびフレキシブルコンテナ１６０の順で配設される。

（加圧式ニーダ１１０）
本実施の形態における加圧式ニーダ１１０は、温調されたバレル１１１内で両端支持された二本のブレード１１２，１１３を回転させることで、原料シュート１１５から投入した原料を溶融または混練させるものである。

本実施の形態におけるバレル１１１は、有効容量５５Ｌサイズである。また、ブレード１１２，１１３とバレル１１１とのクリアランスは、約３ｍｍであり、後述する二軸一軸押出機１３０の１軸ストレートスクリュー１３４および２軸テーパスクリュー１３２，１３３とバレル１３５とのクリアランス(０．２ｍｍ程度)と比較して大きいものである。
また、加圧式ニーダ１１０は、加圧蓋１１４が上下に昇降することでバレル１１１内を一定圧力、例えば０．５ＭＰａ程度に維持する構造である。したがって、バレル１１１内の圧力は、後述する二軸一軸押出機１３０の先端における樹脂の排出圧力（１０ＭＰａ以上）に比べて小さいものである。

（バケット搬送ダクト１２０）
バケット搬送ダクト１２０は、加圧式ニーダ１１０の排出口の下方から斜め上方へ、すなわち二軸一軸押出機１３０の上方まで延在して設けられる。その結果、バケット搬送ダクト１２０の終端部が、二軸一軸押出機１３０のホッパ（投入口）１３１の上方に位置するように配設される。また、バケット搬送ダクト１２０には、１または複数の搬送バケット１２１が設けられる。

図１の二軸一軸押出機１３０は、主に２軸テーパスクリュー１３２，１３３、および１軸ストレートスクリュー１３４と、それらスクリュー１３２，１３３，１３４が片端支持されるバレル１３５とにより構成されている。

続いて、図１に示すペレタイザ１４０には、二軸一軸押出機１３０の下流側に設けられる。ペレタイザ１４０は、溶融樹脂を小径棒状に形成するためのダイス１４１、および当該小径棒状を分割するためのロータリーカッタ１４２が設けられる。

ペレタイザ１４０の下流には、ペレットクーラ１５０が配設される。さらにペレットクーラ１５０の下流には、フレキシブルコンテナ１６０が配設される。

（混練の具体的動作）
図１に示すように、加圧式ニーダ１１０の原料シュート（投入用ホッパ）１１５に、無機材料および樹脂を含む混合原料が投入され、加圧式ニーダ１１０により混練される。

本実施の形態においては、バッチ式の加圧式ニーダ１１０が用いられる。加圧式ニーダ１１０によって混練された無機材料および熱可塑性樹脂を含む不定形の混練塊が搬送バケット１２１に投入され、搬送バケット１２１はバケット搬送ダクト１２０により搬送され、二軸一軸押出機１３０に当該混練塊が供給される。

二軸一軸押出機１３０に供給された混練塊は、２軸テーパスクリュー１３２、１３３により高噛み込み状態となる。さらに１軸ストレートスクリュー１３４により前方（下流側）へ押し出される。押し出された混練塊は、複数の孔を有するダイス１４１を通過して小径棒状に成形され、ロータリーカッタ１４２により細断されることによりペレット化される。次いで、ペレット化された樹脂は、ペレットクーラ１５０にて冷却されて、フレキシブルコンテナ１６０に貯められる。
なお、本実施の形態においては、製造したペレットをフレキシブルコンテナ１６０に貯留することとしている。しかしながらこの態様に限定されず、ペレットクーラ１５０の下流にフレキシブルコンテナ１６０の代わりに成型機の原料ホッパを配設することにより、製造したペレットを連続的に成型機に供給するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態における無機物高充填樹脂のペレット製造装置１００においては、二軸一軸押出機１３０より加圧式ニーダ１１０の方が、クリアランスも広く、かつ圧力も低いことから、同じ原料を混練する場合、機器の摩耗を抑制することができる。また加圧式ニーダ１１０のブレード１１２，１１３は両持ち構造であるため、バレル１１１と直接接触して摩耗することも少ない。

また、加圧式ニーダ１１０で混練した混練塊を二軸一軸押出機１３０で押し出し、ペレタイザ１４０のロータリーカッタ１４２を用いて、ホットカットしてペレット化する工程においても、混練塊内の無機材料は、すでに樹脂によってコーティングされているため、摩耗作用を抑制することができる。

また、樹脂圧力のかかる二軸一軸押出機１３０の先端は、単軸からなる１軸ストレートスクリュー１３４で形成されており、二軸押出機のようなスクリュー同士の噛み合い部の圧力によるスクリューの偏心作用はない。また、スクリューが短い（軸径Ｄに対するスクリュー軸長Ｌの比すなわちＬ／Ｄ＝４）ため、１軸ストレートスクリュー１３４が片持ち構造であるが先端の振れは小さく、その結果、バレルおよびスクリューの接触による摩耗も最小限に抑制することができる。

また、主に加圧式ニーダ１１０と二軸一軸押出機１３０とを用いることにより、熱可塑性樹脂に無機充填材が高配合された場合であっても、加圧式ニーダ１１０を用いない場合と比べて、無機充填材による設備部材の摩耗を抑制することができ、無機充填材の分散性のよいペレットを再現性良く製造することができる。したがって、無機物高充填樹脂のペレット製造装置１００により、低コストで安定したペレット製造が可能となる。

［実施例１］
以下、無機物高充填樹脂のペレット製造装置１００の実施例について説明を行う。無機物高充填樹脂のペレット製造装置１００の加圧式ニーダ１１０として、ＤＸ５５−１００（モリヤマ社製）を用い、二軸一軸押出機１３０として２ＴＲ−１００（モリヤマ社製）を用いた。

無機充填材として、フライアッシュＩ種（ＪＩＳＩ種、四電ビジネス社製、ファイナッシュ（商品名）、硬度６５０〜７００Hv、粒径平均１０μｍ）８５重量部を用い、熱可塑性樹脂として、シラングラフト変性ポリエチレン（三菱化学社製、リンクロン ＸＨＥ７４０Ｎ（商品名）融点約１２０度以上１４０度以下、粒径３ｍｍ）４重量部、自治体が回収したプラスチックゴミより得られた容器包装リサイクル材（融点約１２０度以上１８０度以下、粒径５ｍｍ）５．５重量部およびポリエチレン（ＨＤＰＥ）（旭化成ケミカル社製 サンテック^（Ｒ）熱可塑性樹脂ＨＤＪ３４０（商品名）融点約１２０度以上１４０度以下、粒径３ｍｍ）５．５重量部を用いた。

無機充填材および固体状態の熱可塑性樹脂の混合原料７７ｋｇを原料シュート１１５へ投入した。加圧式ニーダ１１０のブレード１１２，１１３を回転数３０ｒｐｍで回転させ、約１０分間非加圧状態で、混合原料を撹拌しながらバレル内温度を１４０度まで上昇させた。

その後に、加圧蓋１１４を下降させ、バレル内が０．５ＭＰａの一定圧力となるように加圧しながら、約５分間混練処理を行った。加圧式ニーダ１１０における１バッチあたりの時間は合計約１８分であり、処理能力は約２５０ｋｇ／ｈｒであった。

続いて、加圧式ニーダ１１０によって混練された混練塊を、二軸一軸押出機１３０のホッパ（投入口）１３１に投入して混練塊を押出し、さらにペレタイザ１４０のロータリーカッタ１４２を用いて、ホットカットしてペレット化した。

この場合、二軸一軸押出機１３０およびペレタイザ１４０からの押出量は２５０ｋｇ／ｈｒ、樹脂排出圧力は４．２ＭＰａ、スクリュー回転数は１５ｒｐｍ、樹脂温度は２３０℃であった。

［参考例１］
参考例１においては、加圧ニーダ１１０を用いず、押出機として二軸一軸押出機１３０の代わりに２軸異方向回転パラレルタイプ押出機（積水工機社製 型式ＳＬＭ９０Ｅ、スクリュー径９１ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝１９．５、バレルおよびスクリューの材質はＳＡＣＭ６４５（窒化処理済））を用いた。
また、混合原料としては、実施例１と同じ無機充填材および熱可塑性樹脂を用いた。混合原料をフィーダーから定量供給して２３０度で溶融混練し、金型より押出した後、ホットカットによりペレット化を行った。

この場合、２軸異方向回転パラレルタイプ押出機からの押出量は１２０ｋｇ／ｈｒ、樹脂排出圧力は１１ＭＰａ、スクリュー回転数は１２ｒｐｍ、樹脂温度は２３０度であった。

［実施例１および参考例１に基づく評価］
以下、上記の実施例１および参考例１によって製造されたペレットの品質評価を行った。その結果を表１の「ペレット物性」に示した。

表１に示した比重（ｇ／ｃｍ^３）は、ペレットを加熱プレスで２００度まで昇温させて圧縮して板状に成形して得られた板状成形物の比重として得た。灰化重量比率（％）は、マッフル炉で５５０度、３ｈｒ加熱した後の重量を、加熱前の重量に対する比率として測定した。

また、実施例１および参考例１によって製造されたペレットを用いて、表１の「成形性」に記載の条件によって成形を行い、得られた成形品の物性評価を行った。その評価結果を表１の「試験片物性」に示した。

より具体的には、ペレットの成形性評価は、２軸異方向回転パラレルタイプ押出機（積水工機社製 ＳＬＭ９０Ｅ、スクリュー径９１ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝１９．５）に、造粒したペレットをフィーダーから投入し押出成形した板状の試験片に対して行った。試験片を製造した時の押出量は１００ｋｇ／ｈｒ、スクリュー回転数は８．０ｒｐｍであった。試験片の評価は曲げ試験（ＪＩＳＫ７１７１準拠）によって行った。

さらに、実施例１および参考例１によって製造されたペレットの粘度測定を行った。その結果を図２に示した。
図２に示した粘度は、キャピログラフ（ＩＭＡＴＥＫ製 Ｒ６０００）を用いて測定した。使用キャピラリの内径は４ｍｍ、設定温度は２２０度、測定せん断速度範囲は１／ｓ以上５０／ｓ以下であった。

参考例１で用いた２軸異方向パラレル押出機は、実施例１で用いた二軸一軸押出機より、混練能力が高い。したがって、参考例１のように、無機フィラー高配合の樹脂粒を２軸異方向パラレル押出機に投入し溶融混練した場合、良質のペレットが製造できた。しかしながらこの場合、装置の摩耗が非常に激しく、量産に耐えることができない。一方、実施例１では、同条件の無機フィラー高配合の樹脂粒をニーダで前処理することにより、その後の処理を行う押出機が二軸一軸押出機より混練能力が低いものであるにも拘らず、参考例１と同等の量質なペレットが製造できた。それとともに、量産に耐えられる摩耗抑制性を得ることができた。

［参考例２］
参考例２においては、本実施の形態にかかる無機物高充填樹脂のペレット製造装置１００で加圧式ニーダ１１０の摩耗が抑制されることを説明する。

具体的には、まず、試験機として小型のバッチ式混練機を用いて実施例１と同じ混合原料の混練を行った。小型バッチ式混練機としては、表２に記載の「設備条件」を有するラボプラストミル（型式：Ｒ６０ローター：異方向回転タイプ、東洋精機製作所製）を用いた。ラボプラストミルを温度１８０度に昇温し、実施例１と同じ混合原料を投入後２分加熱し、その後、回転数３０ｒｐｍで２分溶融混練し、混練物を排出した。この一連の試験を８００回実施した。試験前後のブレード外径を測定することにより摩耗量を算出した。試験結果を表２の「摩耗試験結果」に示した。

ラボプラストミルによって得られた結果を用い、実機（ＤＸ５５−１００、モリヤマ社製加圧ニーダ、ブレード外径３４０ｍｍ、ブレード回転数３０ｒｐｍ）での予想摩耗量を算出した。具体的には、摩耗量がブレードの周速に比例することに基づいて、予想摩耗量の算出を行った。その結果を、表２の「実機摩耗予想」に示した。

［参考例３］
参考例１と同様の条件で造粒を行い、合計１２６ｔのペレットを製造した。押出機は、表３に記載の「設備条件」を有するものである。試験前のスクリュー外径と試験後のスクリュー外径とから、スクリュー摩耗結果を算出した。その結果を表３の「摩耗結果」に示した。

以上のように、加圧式ニーダ１１０のブレードの方が押出機のスクリューより硬度が低いにもかかわらず、摩耗量当たりの生産量が加圧式ニーダ１１０を用いた方が多いことが確認できた。
また、単位時間当たりの処理量も押出機のみ用いる場合と比較し、加圧式ニーダ１１０を使用した方が高い。したがって、生産能力の面からも加圧式ニーダ１１０を使用した方が有利であることがわかった。

なお、従来の押出機では押出量を向上させようとする場合、設備のサイズアップを行うことがある。ただし、それに伴いスクリュー径も拡大するため周速が早くなり、摩耗も同様に増加する。したがって、設備更新費、更新工数等も増加すると思われる。このため、摩耗作用の激しい無機充填材を用いて造粒する押出機においてはサイズアップによる加工費の低減は期待できない。

以上のように、加圧式ニーダ１１０を通して混練された樹脂は、二軸一軸押出機１３０に供給される。この場合、加圧式ニーダ１１０を用いない場合と比較して、磨耗作用を抑制することができる。すなわち、無機材料が樹脂によってコーティングされているので、磨耗を抑制することができ、経時変化を抑えることができる。

本発明においては、無機物高充填樹脂のペレット製造装置１００が「無機物高充填樹脂のペレット製造装置」に相当し、加圧式ニーダ１１０が「ニーダ」に相当し、二軸一軸押出機１３０が「押出機」に相当し、ペレタイザ１４０が「ペレット化装置」に相当し、ペレットクーラ１５０が「冷却装置」に相当し、加圧式ニーダ１１０による処理が「第１処理」に相当し、二軸一軸押出機１３０による処理が「第２処理」に相当する。

本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

１００ 無機物高充填樹脂のペレット製造装置
１１０ 加圧式ニーダ
１１１ バレル
１１２，１１３ ブレード
１１４ 加圧蓋
１１５ 原料シュート
１２０ バケット搬送ダクト
１２１ 搬送バケット
１３０ 二軸一軸押出機
１３１ ホッパ
１３２，１３３ 二軸テーパスクリュー
１３４ １軸ストレートスクリュー
１３５ バレル
１４０ ペレタイザ
１４１ ダイス
１４２ ロータリーカッタ
１５０ ペレットクーラ
１６０ フレキシブルコンテナ

Claims (6)

1. 押出機と、前記押出機の上流側に設けられたニーダとを含む、無機物高充填樹脂のペレット製造装置。
2. 前記ニーダは、加圧式ニーダであり、
   前記押出機は、二軸一軸押出機である、請求項１記載の無機物高充填樹脂のペレット製造装置。
3. 前記押出機の下流側に、ペレット化装置および冷却装置を含む、請求項１または２記載の無機物高充填樹脂のペレット製造装置。
4. 樹脂および無機材料を含む混合原料をニーダにより混練して第１混練塊を生成する第１処理と、
   前記第１混練塊を押出機により押出して第２混練塊を生成する第２処理と、を含む、無機物高充填樹脂のペレット製造方法。
5. 前記無機材料は、前記樹脂と前記無機材料との合計に対して６５重量％以上９９．９重量％以下の割合で含まれる、請求項４に記載の無機物高充填樹脂のペレット製造方法。
6. 前記混合原料は、固体状態の前記樹脂と前記無機材料とが混合された状態で前記ニーダによる混練に供される、請求項５に記載の無機物高充填樹脂のペレット製造方法。
   

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