JP3220141B2 - 直接製造 - Google Patents

直接製造

Info

Publication number
JP3220141B2
JP3220141B2 JP51531591A JP51531591A JP3220141B2 JP 3220141 B2 JP3220141 B2 JP 3220141B2 JP 51531591 A JP51531591 A JP 51531591A JP 51531591 A JP51531591 A JP 51531591A JP 3220141 B2 JP3220141 B2 JP 3220141B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
melt
screw
particles
article
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP51531591A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06500508A (ja
Inventor
ブラツツ,フイリツプ・ストルビング
リチヤードソン,ポール・ノエル
スブラマニアン,パラセリ・マナツカル
サクストン,ロナルド・ルーサー
Original Assignee
イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/655,485 external-priority patent/US5130076A/en
Application filed by イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー filed Critical イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー
Publication of JPH06500508A publication Critical patent/JPH06500508A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3220141B2 publication Critical patent/JP3220141B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/58Details
    • B29C45/60Screws
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/03Injection moulding apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00Mixing; Kneading
    • B29B7/30Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/40Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft
    • B29B7/42Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft with screw or helix
    • B29B7/428Parts or accessories, e.g. casings, feeding or discharging means
    • B29B7/429Screws
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/47Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using screws
    • B29C45/50Axially movable screw
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50Details of extruders
    • B29C48/505Screws
    • B29C48/56Screws having grooves or cavities other than the thread or the channel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、特性をそしてそれによってリサイクルプラ
スチックの利用性を上げるのに適用できる、非相溶性熱
可塑性樹脂の直接製造に関する。
発明の背景 消費者からのプラスチック、例えばポリエステル樹脂
は、溶融製造によってリサイクルして、新しい樹脂から
成形された同じ物品よりも通常は要求が少ない有用物と
して役に立つことができる物品を製造することができ
る。この要求が少ない有用物である理由は、消費者から
のプラスチックに伴う汚染物質の存在から生じるであろ
う。すべての汚染物質を除去するための努力が為された
が、これは、リサイクル技術の現在の状態の下では捕え
所のないゴールである。
かくして、リサイクル樹脂中にその特性を上げるであ
ろう樹脂改質剤を組み入れることが望ましくなる。リサ
イクルポリエステル樹脂に関しては、高度に望ましい改
質剤のグループは、米国特許第4,172,859号(Epstein
I)中に開示されたようなエチレンランダムコポリマー
強化剤である。殆どの場合には、これらの改質剤はポリ
エステルマトリックス樹脂と非相溶性であり、これは、
改質剤が、マトリックス樹脂の特性を下げたりまたは改
質が経済的に非実用的であるほどつつましくしかそれら
の特性に影響を与えないのではなくて、それらの特性を
上げるために必要であるマトリックス樹脂中への改質剤
の細かな分散を得ることを困難にする。同じ状況は、改
質剤樹脂が新しい樹脂と非相溶性である時には、新しい
樹脂に関しても存在する。
米国特許第4,172,859号(Epstein I)及び第4,174,
358号は、ポリエステルまたはポリアミドマトリックス
中への比較的低い弾性率のランダムコポリマーの組み入
れによる、それぞれ、ポリエステル及びポリアミド樹脂
の強化を開示している。開示された組み入れの方法は、
(i)二軸スクリュー押出機またはその他の慣用の可塑
化装置、例えばブラベンダーまたはバンバリーミル中で
の溶融ブレンド、(ii)溶液からの共沈によるブレン
ド、及び(iii)成分のブレンドまたは乾式混合とそれ
に続く押出による乾いた混合物の溶融製造(Epstein
I、10欄、37〜47行)である。溶融ブレンドの場合に
は、二軸スクリュー押出機の使用に関する一層の詳細が
開示されていて、これは、押出物を製造する押出機で終
わり、この押出物は、水浴中で冷却され、切断され、乾
燥され、そしてテストピースに成形される(Epstein
I、10欄、48〜57行)。この切断ステップは、少なくと
も2mmである少なくとも一つの寸法を一般的に有する成
形ペレットを製造する。成形ステップは、射出成形機械
の使用を含む(Epstein I、12欄、29〜22行)、即
ち、成形ペレットは、テストバーへの製造のために射出
成形機械に供給される。Epstein IIは、しばしば二軸
スクリュー押出機の代わりに他の可塑化装置(ブラベン
ダー、ロールミル)を使用する。
Epstein IとEpstein IIの両方において、射出成形
されたテストバーは、2つのステップ、第一にランダム
コポリマーをマトリックス樹脂中に配合して成形ペレッ
ト(本明細書中では以後プレコンパウンディングと呼
ぶ)を生成させること、引き続いて第二ステップとして
射出成形して物品を生成させることで製造された。ステ
ップのこの順序は、樹脂マトリックス内のランダムコポ
リマーの非常に細かな分散を達成して成形された物品、
例えば、衝撃テストバーにおける最適の強化を実現する
必要性のためにEpsteinの特許中で選ばれた。これらの
特許は、この分散の所望の細かさ、例えばマトリックス
内の0.01〜3ミクロン、しかし好ましくは0.02〜1ミク
ロンのランダムコポリマー粒径を開示している(Epstei
n I、5欄、14〜15行)。第二ステップである射出成
形は、成形ペレットを取り、それらを溶融し、そして溶
融された樹脂をテストバー成形品に射出する。分散はプ
レコンパウンディングステップで達成され、そして製造
は射出成形ステップで達成される。Epstein IIの実施
例168は、66ナイロンとフマル酸グラフトされたEPDMと
のブレンドからフィルムを押出しそして押出されたフィ
ルムを延伸または熱成形することによって、操作のこの
組み合わせから離れる。
これは、ポリエステル及びポリアミド樹脂を、これら
のマトリックス樹脂と比較的非相溶性である他のもっと
柔軟性の樹脂によって強化するための商業的な実際であ
った。これは、消費者からのプラスチックのグレードを
上げるための使用のためにそれ自体を提供する現在の商
業的な実際である。不幸なことに、この2ステップ製造
方法は、成形された物品のコストを上げる欠点を有す
る。
もしプレコンパウンディングステップを排除すること
ができ、そしてマトリックス樹脂及び強化樹脂を射出成
形機械への供給物として初めて一緒にすることができ、
その結果物品をブレンド成分から直接製造することがで
きれば、それが望ましい。
不幸なことに、射出成形、例えば普通の一段射出成形
機械で使用される射出成形は、非相溶性樹脂とマトリッ
クス樹脂との細かな分散を作るのに役に立たず、それ故
これまでのところプレコンパウンディングステップに対
するニーズがある。このような射出成形機械は、成形サ
イクルを構成する以下の一連のステップ: (i)スクリュー前進または射出(充填)時間、 (ii)保持時間、及び (iii)型開放(追出)時間 でバレル内部で往復及び回転の両方をする一軸スクリュ
ーを使用する。スクリュー前進時間の間に、スクリュー
は、機械の射出ポート(ノズル)に向かって激しく進
み、溶融された樹脂を型の中に強制的に入れる。またこ
のステップに含まれるのは、スクリューが前進位置で保
持されて成形された物品が固化し始める時に型を溶融さ
れた樹脂で一杯に保持する時間である。
保持時間の間に、スクリューは回転しそしてスクリュ
ーによってバレルの前進端、即ちバレルの射出ポートの
隣に強制的に入れられている溶融された樹脂の圧力下で
後退する。この回転の間に、射出成形機械への樹脂供給
物は溶融されそしてこの射出位置中に輸送される。通常
は、スクリューがある点まで後退した時には、これは、
バレルの前進端が所望の量の溶融された樹脂で充填され
ていることを意味し、そしてスクリューは回転すること
を停止する。典型的には、成形された物品が十分に冷え
てしまうまでスクリューが後退した位置で動かないで位
置付けられる追加の保持時間が取られる。
サイクルの型開放ステップの間に、スクリューは動か
ないで留まりそして型が開いている間に後退し、そして
成形された物品が型から取り出される。
典型的な成形サイクルは、20秒のスクリュー前進時
間、20秒の保持時間、及び3秒の型開放時間から成る43
秒を要するであろう。20秒の保持時間の中で、典型的に
はそのほんの一部、例えば5秒がスクリュー回転時間で
あり、これによって、成形サイクルの時間のほんの小さ
な部分の間だけスクリューが回転することが明らかであ
る。
この事実に直面して、プレコンパウンディングは、射
出成形機械への非相溶性樹脂の樹脂供給のための標準と
して役に立ってきた。
C.P.J.M.Verbraak及びH.E.H.Meijer、“射出成形にお
けるスクリューデザイン”、ポリマーの工学及び科学、
29巻、No.7、479〜487頁(1989年4月)は、高い容量を
有する射出成形の不充分な可塑化容量(479頁)及び連
続的な押出の実際から取られたスクリューの部分(sect
ions)を使用する射出成形におけるスクリューデザイン
のテスト(479〜480頁に始まる文章)を開示している。
この論文は、分配的混合及び分散的混合能力の両方のテ
ストを報告している。分配的混合においては、ポリエチ
レンをカラーマスターバッチとブレンドして、種々のス
クリューデザインによって得られる生成したブレンド内
のカラー分配を決定する。カラーマスターバッチは、通
常は、着色される樹脂と同じであるかまたは少なくとも
混和性であるポリマー中に分散された着色剤から作ら
れ、この結果射出成形において樹脂の均一な着色が起き
得る。分散的混合においては、エチレン−プロピレン−
ジエン(EPDM)エラストマーを、射出成形機械における
種々のスクリューデザインを使用してポリプロピレン
(PP)とブレンドする。分散的混合においては、このエ
ラストマーは、ポリマーマトリックス内の別の分散され
た相で留まるかまたは十分な相溶性(混和性)が存在す
る場合にはポリマーマトリックス中に溶解されるように
なるであろう。
Verbraakらは、分散的混合のための8つの異なるスク
リューのテストを報告し、そしてこのテストの結果を以
下のように要約している: “妥当な形態は、Ingen Hausz、Maddock及びパイナ
ップル部分の組み合わせ並びに高い背圧によってのみ達
成された。しかしながら、ポリマーに対する熱的荷重
(生じた溶融温度は80゜以上バレル温度を越えた)はPP
の劣化の原因となり、その結果商業的なブレンドの機械
的特性よりも少し貧弱な機械的特性が生じた。”(481
頁)。
この“妥当な形態”は、僅かに40X及び160Xの倍率で
の検査を基にしている。EPDMの“小滴”はこれらの低い
倍率で見えるけれども、最適の強化を得るために必要な
分散の程度なこれらの倍率では見えない。
ポリプロピレンなのEPDMの得られた分散または混和の
程度に関してさえ、これは、バレル内のポリマーの過熱
のためのポリマー劣化の犠牲があるものであった。この
結果は、スクリューに対する大幅に増加した背圧、即
ち、全体の射出成形サイクルの保持時間の部分の間のス
クリューの後退を遅らせるために付与される圧力を要求
した。表3中に示されたように、問題の特定のスクリュ
ー、1H6M5PAに関しては、背圧は0barから150barに増加
し、これは、可塑化時間を8.3秒から17.7秒に増加させ
た。
表3中にkJ/m2で−40℃でのアイゾッド衝撃強さに関
して報告された分散的混合の結果はむしろつまらないも
のである。達成された最大衝撃強さはポリプロピレン/E
PDMブレンドに関する8.6kJ/m2であったが、これはテス
ト結果をASTM D−256の手順に変換した時には87.4J/m
に相当する。D' Orazioら、ポリマーの工学及び科学、1
982年6月は、85/15の重量比のポリプロピレン/EPDMの
室温衝撃強さが僅かに2.6J/cm2に過ぎないことを報告し
ているが、これは、テスト結果をASTM D−256の手順
に変換した時には117.4J/mに相当する。言い換えれば、
ポリプロピレン/EPDMのブレンドは、殊に300J/m以上の
室温衝撃強さを要求する応用の観点からは、初めから非
常に強くはない。Verbraakらは、この所望の強さの結果
を達成するための分散的混合を開示してはいない。
イギリスのエセックスのElsevier応用科学出版社によ
って発行されたA.Whelanによる射出成形機械(1984)中
に、射出成形機械における背圧の使用が、398〜401頁に
一般的に記述されている。背圧は、後退するためにスク
リューが克服しなければならない圧力である(398
頁)。背圧は、通常は、できる限り低く調節され、これ
は、泡や空隙のない十分に圧縮された溶融物という結果
を生じさせる(399頁)。増大した背圧の使用は、改善
された混合をもたらすであろうが、長いスクリュー回復
時間並びに、ノズル垂れ落ち及び射出成形機械の増大し
た摩耗をもたらす可能性がある樹脂溶融物に対する高い
圧力という欠点を伴う(399頁)。
デュポンの情報冊子A−88012(1973)は、射出成形
における背圧の使用に関する情報を提供している。背圧
は、成形された部品中の黒条の原因となるスクリュー中
への空気の巻き込みを防止する手段としてアクリル樹脂
にとっては助けになるとして開示されている。ポリアミ
ド(Zytel(R))及びポリオキシメチレン(Derlin(R)
に関しては、背圧は、一層均一な溶融温度及びインカラ
ー混合をもたらすのを助ける可能性があるが、殆どの成
形のためには必要とされずそしてノズル漏れの原因とな
る可能性がある。
EPO O 340 873 A1は、粘性の物質例えば溶融さ
れたプラスチックとゴム、物質例えば食物例えばパン生
地とマーガリンに加えて石鹸と粘土を混合するために有
用である、押出機及び射出成形機械のための分配的混合
作用を有する混合装置を開示している。Twente大学によ
って発行され、そして1989年11月に印刷されたと理解さ
れる“Twente混合リング”という標題のこの刊行物の混
合装置に関する製品文献は、“より少数の溶融されなか
った粒子”の開示を含む種々の混合の応用及びテストの
結果を開示している。溶融されなかった粒子の存在は、
この装置が分配的混合向きであることを示す。
米国特許第4,912,167号は、ポリエステル樹脂とエポ
キシドコポリマーとの溶融ブレンドにおける改善を開示
していて、この改善は、ある種の酸またはある種のカル
ボキシル含有ポリマーの金属塩の組み入れを含み、そし
てこれらの金属塩は、Al+++、Cd++、Co++、Cu++、F
e++、In+++、Mn++、Nd+++、Sb+++、Sn++及びZn++から成
る群から選ばれる。この改善の本質は、ブレンドの吹込
成形適性を増進する、ブレンドに関する増大した溶融強
さ及び増大した溶融粘度であると開示されている。吹込
成形製造は2ステップで実施されると開示されていて、
まず成分が溶融ブレンドされそしてペレット化され、そ
して次にこれらのペレットが押出吹込成形機械に供給さ
れる(4欄、36〜45行)。
要約すると、射出成形は、射出成形のためのポリマー
を製造しながら、ポリマー内に着色剤の分配的混合を得
るために使用された。Verbraakらは、射出成形機械にお
いて分散的混合を行う不成功の試みを開示している。Ve
rbraakらにおいて使用されたポリマーであるポリプロピ
レン及びエチレン−プロピレン−ジエンエラストマー
は、それぞれ16.0(J/cm31/2及び16.5(J/cm31/2
溶解パラメーターの類似によって示されるようにかなり
相溶性である。
樹脂のプレコンパウンディングの必要を排除すること
によって、消費者からのプラスチックのグレードを上げ
るために殊に有用であろう、非相溶性熱可塑性樹脂のブ
レンドをもっと経済的に射出成形することができるため
のニーズがなお存在する。
発明の要約 本発明は、非相溶性樹脂の直接製造のための方法、即
ち、プレコンパウンディングステップを排除することが
でき、そして非相溶性樹脂を射出成形機械内で十分に配
合しそして次に、使用される樹脂のいずれもの劣化を引
き起こすことが全く無くて改質された樹脂の物品を直接
成形して製造することができる方法を提供することによ
ってこのニーズを満たす。
非相溶性樹脂からの物品の直接製造のためのこの方法
は、 a)第一熱可塑性樹脂の粒子を、該第一樹脂と非相溶性
である第二熱可塑性樹脂の粒子と組み合わせること(こ
こでこの非相溶性は、第一及び第二樹脂の溶解パラメー
ターの間の少なくとも2(J/cm31/2の差によって特徴
づけられ、該粒子は少なくとも2mmの少なくとも一つの
寸法を有し、そして該第一樹脂はより多い割合で存在し
そして該第二樹脂はより少ない割合で存在する)、 b)この粒子の組み合わせ物をそれらを一緒に混合しな
がら溶融すること、 c)生成した溶融物をその中の樹脂を劣化させること無
く周期的に剪断して第二樹脂の溶融物を第一樹脂の溶融
物内に分散させること(ここでこの周期的な剪断ステッ
プの剪断速度及び剪断時間は、生成した溶融物から製造
される物品中の第二樹脂の約1ミクロン未満の数平均粒
径をもたらすのに効果的である)、 d)ある量の生成した剪断された溶融物を周期的に強制
的に予め決められた形に成形して、その結果として該組
み合わせられた粒子から直接製造される該予め決められ
た形の該物品を得ること を有して成る。
この方法は、溶融し、剪断し、そして溶融された樹脂
を機械の型の中に射出するためにバレル内で回転しそし
て往復するただ一つのスクリューを使用する典型的な一
段射出成形機械において実施されることに適応できる。
このタイプの機械において実施される方法においては、
周期的剪断及び周期的強制成形ステップは交互するもの
である、即ち、溶融された樹脂が型の中で予め決められ
た形に強制成形されている間は、スクリューは回転せず
そしてそれ故バレル内の溶融物は剪断を受けていない。
本発明の方法はまた、剪断と強制成形ステップとの間
に同じ交互の関係が観察される射出吹込成形にも適用で
きる。この特別な方法を実施する機械においては、この
予め決められた形はまた、第二の型の内部で引き続いて
吹込成形を受けて所望の物品を生成させる。
本発明の方法はまた、樹脂を溶融しそしてそれを逆止
弁を通して射出シリンダー中に強制的に入れるためにた
だ一つのスクリューが使用される、二段機械での射出成
形にも適用できる。次にラムがこの溶融された樹脂を型
の中に強制的に入れる。1つのタイプの二段射出成形機
械においては、スクリューは往復せず、しかしそれは、
射出シリンダーが溶融された樹脂で満たされる時間の
間、回転を停止し、そしてラムが溶融された樹脂を型の
中に射出しそしてラムが樹脂が固化するまで型の中の樹
脂に対して圧力を維持するために前進位置で留まる。
もう一つタイプの二段射出成形機械においては、一段
射出成形機械の操作と同様にスクリューは往復する。し
かしながら、この二段機械においては、スクリューの前
進の推力は溶融された樹脂を型の中にではなくて射出シ
リンダーの中に射出し、そして次にラムが溶融された樹
脂を型の中に強制的に入れる。保留ステップの間、スク
リューは、スクリューがその後ろの位置に戻るまで回転
して樹脂を溶融することができ、これは、一段機械と比
較してより速いサイクルを与える。このタイプの二段機
械においては、剪断及び強制ステップは同時である。
本発明の方法はまた、剪断された溶融物を強制的に予
め決められた形にすることがチューブの押出によって為
される押出吹込成形にも適用できる。型はチューブの回
りで閉じる。次に型は、所望の物品への吹込成形のため
の吹込成形ステーションに移される。型閉鎖及び移送の
間は、押出機スクリューは停止され、この時間の間は、
押出機内部の溶融物は剪断を受けていない。かくして、
本発明の押出吹込成形への適用においては、周期的な剪
断及び強制ステップは同時である。
すべての場合において、本発明の方法は、一般的に所
望の最後の形を有する仕上げられた物品かまたは仕上げ
られた物品に吹込成形される中間の物品かのどちらかを
製造する。本発明の方法はまた、第一樹脂粒子及び第二
樹脂粒子が本方法に供給され(組み合わせるステップ)
そして次に中間のまたは仕上げられた物品がそれらから
溶融製造されるまで連続的な処理を受けるという点で連
続的である。
本発明の方法は、射出成形、射出吹込成形または押出
吹込成形機械において使用されるスクリューを適切な分
散部に装着しそして次に樹脂のいずれをも劣化させるこ
と無く所望の細かな分散結果を与える剪断の条件下で機
械を運転することによって達成される。
本発明の方法はまた、マトリックス樹脂としてのポリ
アミド及びポリエステル樹脂を、マトリックス樹脂にも
っと大きな利用性、特に強さを賦与する非相溶性樹脂に
よって改質することに適用できるとして記述されても良
い。ポリエステル樹脂は、消費者からのプラスチックと
して益々利用可能になりつつあり、そして本発明の方法
は殊にこのような樹脂の特性を上げるために適用でき
る。
この直接製造方法がポリエステル樹脂中へのエポキシ
コポリマーエラストマーの分散に関して実施される時に
は、特にポリエステル樹脂が消費者の使用の後からフレ
ーク誘導される時には、本方法の結果は一定して最適の
強さの生成物を生成させない、即ち、1つの場合に得ら
れた強さは他の場合に再現されない可能性がある。本発
明のもう一つ実施態様は、これらの樹脂が使用される時
にもっとずっと一定な高い強さの結果を与えることによ
ってこの問題を解決する。この実施態様は、より多い割
合のポリエステル樹脂及びより少ない割合のエチレン/
エポキシドコポリマーエラストマーからの物品の直接製
造(ここで該ポリエステル樹脂と組み合わせた該コポリ
マーエラストマーは、該物品のかなりの強化を与える)
のための方法であって、 a)該ポリエステル樹脂の粒子を該コポリマーエラスト
マーの粒子と組み合わせること(ここで該粒子は少なく
とも2mmの少なくとも一つの寸法を有する)、 b)この粒子の組み合わせ物をそれらを一緒に混合しな
がら溶融すること、 c)生成した溶融物をポリエステル樹脂またはコポリマ
ーエラストマーを劣化させること無く周期的に剪断して
コポリマーエラストマーの溶融物をポリエステル樹脂の
溶融物内に細かく分散させること(ここで該剪断は、該
溶融物中に組み入れられた該物品の該強化のための補助
剤の存在下で実施される)、並びに d)ある量の生成した剪断された溶融物を周期的に強制
的に予め決められた形に成形すること及びその結果とし
て該組み合わせられた粒子から直接製造される予め決め
られた形の該強化された物品を得ること を有して成る方法として記述されて良い。
ポリエステル樹脂の溶融物内のコポリマーエラストマ
ーの細かな分散は、好ましくは、本明細書中で前に記述
した他の実施態様におけるのと同じである、即ち、周期
的な剪断ステップの剪断速度及び剪断時間は、生成した
溶融物から製造される物品中のコポリマーエラストマー
の約1ミクロン未満の数平均粒径をもたらすのに効果的
である。
図面の説明 図1は、後退した位置で示されたスクリューの実施態
様を含む、本発明の方法を実施するために有用な射出成
形機械の断面の略側面図である。
図2は、押し込まれたまたは前進位置でのスクリュー
を含む、図1の射出成形機械を示す。
図3は、本発明の方法を実施するために有用な、図1
及び2中に示されたスクリューの実施態様の、拡大及び
中間長さでの、側面図である。
図4は、図3のスクリューの分散部分を構成する複数
の剪断部分の一つを、図3と比較して拡大して示す。
図5は、図4の線5−5に沿って取られた断面図であ
る。
図6は、スクリューの剪断部分での使用のためのバリ
ア羽根の一つの実施態様を拡大して示す。
図7は、本発明の方法を実施するために射出成形機械
において使用することができるスクリューのための分散
的混合部分のもう一つの実施態様を側面図で示す。
図8は、図7の線8−8に沿って取られた図7の分散
的混合部分の断面図を示す。
図9は、本発明の方法に従って成形された物品に関す
る、慣用の分配的混合スクリューによって同じ樹脂から
成形された物品と比較した、衝撃強さ対%剪断時間のグ
ラフを示す。
好ましい実施態様の説明 本発明の方法への樹脂供給は、より多い割合の第一熱
可塑性樹脂、及び第一樹脂と非相溶性であるより少ない
割合の第二熱可塑性樹脂を含む。これらの樹脂の総重量
に関して、約55〜95%が第一樹脂で良くそして対応し
て、約5〜45%が第二樹脂で良い。好ましくは、これら
の樹脂の重量割合は、約10〜40%の第二樹脂そしてさら
に好ましくは約10〜25%の第二樹脂、そしてさらにもっ
と好ましくは約10〜20%の第二樹脂であり、残りは第一
樹脂である。第一樹脂のコストと比較して通常は第二樹
脂成分は一層高価な樹脂であろうから、所望の改質を達
成するのにできる限り少ない割合の第二樹脂を使用する
こが望ましく、これは、一般的には第一及び第二樹脂の
合わせた重量の約20重量%未満であろう。一層高価な第
二樹脂の割合を最小にしたいという願望は、樹脂供給か
ら直接製造される物品中の第一樹脂中に分散された第二
樹脂の粒径の細かさに対する要求を増し、その結果限ら
れた量で存在する第二樹脂は所望の改質効果を与えるこ
とができる。
第一樹脂は粒子の形で供給され、そして第二樹脂は、
第一樹脂の粒子とは本質的に離れた粒子の形で供給され
る、即ち、これらの樹脂は異なる粒子である。これらの
粒子は、それらが少なくとも約2mmである少なくとも一
つの寸法を有することによって示されるような体(bul
k)を有する。これらの粒子は、新しいまたはリサイク
ルポリマーのどちらかから溶融誘導される。それらは、
それ自体、典型的にはペレット溶融切断物(cut)また
は樹脂の元々の製造から前に押出された押出物からの切
断物の形であろう。樹脂の乾いたフレークがもう一つの
粒子形であるが、通常は取り扱いの使用のためにはペレ
ットが好ましい。それにもかかわらず、消費者からのプ
ラスチックに関しては、樹脂のリサイクル形は、典型的
には、ボルトのようなリサイクル物品をたたき切ること
によって得られるフレークであろう。
第一及び第二樹脂はまた、溶融された状態でお互いに
非相溶性である。この非相溶性の一つの指標は、本発明
の方法によって第二樹脂は第一樹脂マトリックス内で非
常に細かな粒径に減らされるけれども、それにもかかわ
らず第二樹脂は粒子として留まりそしてマトリックス内
で溶解しないことであり、これは、第一樹脂中の第二樹
脂の非混和性を示す。第二樹脂のこれらのミクロン以下
のサイズの粒子は、高い倍率、例えば5,000X以上の下で
見ることができる。溶融された状態でのこれらの樹脂の
間の非相溶性は、第一樹脂の溶融物中の第二樹脂の溶融
された粒子の高い界面張力によって証明される。この高
い界面張力は、第二樹脂粒子を細かな粒子に破壊するこ
とを困難にする、即ち、第二樹脂の溶融された粒子は、
もっとずっと小さな粒子に壊れるよりもむしろそれらの
粒径を保つことを望む。
本発明において使用される第一及び第二樹脂の間の非
相溶性はまた、溶解パラメーターの間の差によって特徴
づけることができる。溶解パラメーターは、樹脂の凝集
エネルギー密度の尺度である。かくして、溶解パラメー
ターは、樹脂を構成する分子の間の引力の強さに比例す
る。二つの異なる樹脂の溶解パラメーターが近ければ近
いほど、それらはお互いに一層混和性である。溶解パラ
メーターの間の差が増すにつれて、逆のことが真実であ
る。樹脂の溶解パラメーターは、樹脂に対して異なる溶
媒作用を有する一連の溶媒中での樹脂の最大膨潤の決定
によって測定することができ、最大膨潤作用を与える溶
媒の溶解パラメーターが樹脂の溶解パラメーターであ
る。多くのポリマーに関する溶解パラメーターは文献中
に開示されている。例えば、溶解パラメーターが(cal/
cm31/2で報告されているInterscience出版社(196
6)、J.Brandrup及びE.H.Immergutによるポリマーハン
ドブックの362〜367頁の表4を参照せよ。
Academic Press、D.R.Paul及びS.Newmanによるポリ
マーブレンド、46頁(1978)中に記述されているよう
に、式ΣρF1/M[式中、ρは樹脂の密度であり、ΣF1
ポリマー繰り返し単位中のすべての化学基のモル引力定
数の和であり、そしてMはポリマー中の繰り返し単位の
分子量である]から溶解パラメーターを計算することに
よって、比較的大きな相対的正確さが得られる。モル引
力定数は、ポリマーブレンドの47頁に開示されている。
コポリマーに適用できるとしてこの式の適用を例示する
ために、実施例1〜6、23及び24中で使用されそしてそ
れぞれ90.3、8.3及び1.4の各々のコモノマーのモル%を
有するエチレン/n−ブチルアクリレート/グリシジルメ
タクリレートコポリマーに関する溶解パラメーターを以
下のように計算する: 3つのモノマーの分子量は以下の通りである: エチレン 28 ブチルアクリレート 128 グリシジルメタクリレート 142。
ポリマーブレンドからの(cal/cm31/2/モルでのモ
ル引力定数は以下の通りである: CH3− 147.3 −CH2− 131.5 −CH= 85.99 −COO− 326.58 −O−(エポキシ) 176.2 モル引力定数の和は以下の通りである: エチレンに関して 263.0 ブチルアクリレートに関して 1085.87 グリシジルメタクリレートに関して 1162.6 繰り返し単位のモル重量で割った化学基のモル引力定
数の和は以下の通りである: エチレンに関して、 363/28=9.39 ブチルアクリレートに関して 1085.87/128=8.48 グリシジルメタクリレートに関して1162.6/142=8.19
樹脂に関する溶解パラメーターは、存在するコモノマ
ーのモル%X樹脂密度に比例するこれらの値の和であ
り、以下の通りである: エチレンに関して .903X9.39=8.429 ブチルアクリレートに関して .083X8.48=0.703 グリシジルメタクリレートに関して.014X8.19=0.115 合計 9.297 X.940(室温でのポリマー密度) =8.739(cal/cm31/2 またはSI単位で8.739X2.0455=17.88(J/cm31/2 本発明の実施において有用な多数の樹脂の計算された
溶解パラメーターは以下の通りである: 樹脂の間の相溶性の関係の感度は、EPDMをポリプロピ
レン中に分散するためのVerbraakらの試みによって例示
され、これらの樹脂の溶解パラメーターはお互いに0.5
(J/cm31/2だけ異なる。特別なスクリューを使用する
普通の射出成形機械操作では、分散は乏しかった。スク
リューに対して背圧を使用した時には、EPDMの“小滴”
は消えたが樹脂劣化という犠牲があった。本発明の方法
は、もっとより大きな非相溶性を有する、例えば少なく
とも2(J/cm31/2そしてさらに好ましくは少なくとも
3(J/cm31/2の溶解パラメーターの間の差によって特
徴づけられる樹脂の細かな分散を得ることができる。
上の0.5(J/cm31/2の差の計算は、Verbraakらによ
って使用されたEPDMが上で記述した樹脂5と同じであっ
たという仮定を基にしている。このEPDMが他の一般的な
EPDM、即ちエチレン/プロピレン/5−エチリデン−2−
ノルボルネンであった場合には、それにもかかわらず、
溶解パラメーターは上で報告したEPDMに関する値に(そ
してポリプロピレン)非常に近い。ほぼ組成の極端を代
表する商業的に入手できる2つのノルボルネンベースの
EPDMコポリマーに関して、溶解パラメーターは以下の通
りである:69重量%のエチレン/29重量%のプロピレン/2
重量%の5−エチリデン−2−ノルボルネンコポリマー
に関しては、溶解パラメーターは16.2(J/cm31/2であ
り、そして68重量%のエチレン/28重量%のプロピレン/
4重量%の5−エチリデン−2−ノルボルネンコポリマ
ーに関しては、溶解パラメーターは16.4(J/cm31/2
ある。向きを変えるのに先立って、上で記述した1,4−
ヘキサジエンEPDMを含む、すべてのこれらのEPDMポリマ
ーに関する溶解パラメーターの間の開きは0.22(J/c
m31/2である。
本発明の方法によって得られる分散液は、第一樹脂の
マトリックス内に別々の相として存在する第二樹脂によ
って特徴づけることができ、第二樹脂の粒子(別々の相
の領域)は好ましくは約5ミクロンより小さく、これは
本方法に供給された第二樹脂粒子のサイズの5000Xの減
少に対応する。第二樹脂はまた、好ましくは、約1ミク
ロン未満のマトリックス内の数平均粒径を有する。数平
均粒径は、米国特許第4,753,980号、6欄、10〜44行中
に開示された手順によって測定される。
本発明の方法において使用される好ましい第一樹脂
は、ポリエステル、ポリアミド、ポリアセタール及びポ
リアクリレートである。ポリエステルの例は、ポリエチ
レンテレフタレート(PET)、PETとポリエチレンイソフ
タレートとのコポリマー、シクロヘキシルジメタノール
/テレフタル酸コポリマー、シクロヘキシルジメタノー
ル/エチレングリコール/テレフタル酸コポリマー、ポ
リエチレン1,4−ジカルボキシナフテネート、ポリブチ
レンテレフタレート及びポリカーボネートを含む。ポリ
アセタールの例は、オキシメチレンホモポリマー及びコ
ポリマーである。ポリアクリレートの例は、ビスフェノ
ールAとイソフタル酸及びテレフタル酸、好ましくは各
々の酸の約50%(重量基準)の混合物との重合から誘導
されるポリマーを含む。ポリアミドの例は、通常の半結
晶性ナイロン例えばナイロン6、ナイロン66、ナイロン
69、ナイロン6/10、ナイロン6/12、ナイロン11、ナイロ
ン12並びに、6/66、66/6、6/610、6/612並びに最近導入
されたナイロン4/6及びナイロン12/12のようなナイロン
コポリマーを含む。無定形ナイロン例えばヘキサメチレ
ンジアミンとイソフタル酸及びテレフタル酸とのコポリ
マー、2,4,4−及び2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジ
アミンとテレフタル酸との、並びにp−アミノシクロヘ
キシルメタンとアゼライン酸とのコポリマーもまた、本
発明において使用することができる。単一樹脂は、単一
の樹脂、または相溶性樹脂のブレンドで良い。
第二樹脂及びその量の選択は、使用される第一樹脂及
び第一樹脂の改質から望まれる効果に依存するであろ
う。好ましくは、第二樹脂は、第一樹脂内に細かく分散
された時に、少なくとも3Xそして好ましくは少なくとも
5Xの率で第一樹脂の強さ(toughness)を顕著に改善す
るエラストマーである。10X及びそれ以上の強さの改善
を本発明の方法によって得ることができる。この場合に
は、第一樹脂の分子量は、第一樹脂からだけ成形された
物品にある程度の強さ与えるために、例えば少なくとも
約15J/mそして好ましくは少なくとも約30J/mの強さを与
えるために十分に高くなければならない。好ましくは、
樹脂のブレンドから成形された物品の強さは300J/mを越
える。本明細書中に報告される強さの比較及び強さの値
は、特記しない限り、ASTM D−256に従って室温で行
われるノッチ付きアイゾッド衝撃テストによって得られ
る。エラストマーは、室温でかなりの変形可能性、例え
ば伸縮可能性、及び変形を引き起こす力の解放に際して
元の寸法の実質的にすぐの完全な回復を示す熱可塑性樹
脂である。それらはまた、典型的には周囲の温度(20
℃)未満のガラス転移温度(Tg)を示す。第二樹脂の例
は、エチレンが1以上のモノマー例えば酢酸ビニル、ア
ルキル(メタ)アクリレート例えばメチル、エチル若し
くはブチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル
酸、(メタ)アクリルアミド、一酸化炭素またはグリシ
ジル(メタ)アクリレートと共重合されるエチレンコポ
リマーを含む。このようエチレンコポリマーの例は、エ
チレン/n−ブチルアクリレート/一酸化炭素、エチレン
/n−ブチルアクリレート/グリシジルメタクリレート、
及びエチレン/酢酸ビニル/一酸化炭素を含む。エチレ
ン−酢酸ビニル及びエチレン/(メタ)アクリレートコ
ポリマーは、グラフトされた酸、無水物またはグリシジ
ル基を含んで良い。付加的なエチレンコポリマーは、グ
ラフトされた酸若しくは無水物基を含むまたは含まない
イオノマー及びエチレン/プロピレン及びエチレン/プ
ロピレン/ジエンエラストマーを含む。付加的な第二樹
脂の例は、スチレンコポリマーベースのエラストマー例
えばグラフトされた酸無水物若しくはグリシジル基を含
むまたは含まないスチレン−エチレンブテンブロックコ
ポリマー、スチレン/ブタジエンブロックコポリマー、
スチレン/アクリルエステル/アクリロニトリルコポリ
マーを含む。付加的な第二樹脂の例は、ブロックコポリ
エーテルエステルエラストマー例えば1,4−ブチレンテ
レフタレートとポリ(テトラメチレンエーテル)グリコ
ールテレフタレートとの重合から誘導されるエラストマ
ー、例えばこれらのモノマーの25:75の重量割合から作
られるコポリマーを含む。第二樹脂はまた、相溶性樹脂
のブレンドでも良い。
好ましいエラストマーは、グリシジル(メタ)アクリ
レートの量がコポリマーの約1〜10重量%、好ましくは
約2.5〜7重量%を構成し、そしてアルキル(メタ)ア
クリレートがコポリマーの約15〜35重量%を構成し、そ
してエチレンがコポリマーの約55〜84重量%を構成して
全部で100%になる、C1〜C6アルキル(メタ)アクリレ
ート、好ましくはn−ブチルアクリレートも含むエチレ
ン/グリシジル(メタ)アクリレートコポリマーであ
る。
好ましくは、第一及び第二樹脂のお互いの関係は、本
発明の方法によって製造される物品において第一樹脂の
マトリックス内の第二樹脂の極端に細かい粒子の分散液
がまた、これらの樹脂の非相溶性にも拘わらず、マトリ
ックスに接着する粒子を伴うようなものである。この接
着は、製造される物品の強化を促進し、そして物品を溶
媒にさらすことによって検出することができ、この溶媒
は、溶媒中に完全に溶解する物品よりはむしろゲルの存
在を明らかにする。第一及び第二樹脂がそれぞれポリエ
ステル及びエポキシドコポリマーエラストマーである時
には、このゲル化は、ポリエステル樹脂マトリックスと
コポリマーエラストマーの分散された細かい粒子との間
の反応の現れであると信じられる。
第一及び/または第二樹脂は、通常の配合成分、例え
ば酸化防止剤、安定剤、着色剤、及び細かい粒子状の無
機伸展剤及び充填剤を含んで良い。
本発明の方法の操作を図面を参照して説明する。
第一ステップは、第一及び第二樹脂の粒子を組み合わ
せることである。これは、個別の流れとして粒子を同時
に供給することまたは射出成形機械2(図1及び2)の
供給ホッパー4への乾燥混合ブレンドによって為すこと
ができる。粒子中に存在する樹脂は、使用される樹脂に
依存して、必要とされる可能性に応じて、予備調整、例
えば乾燥される。典型的な乾燥条件は、乾燥された樹脂
が、樹脂がポリエステルである時には約0.02重量%未満
そして樹脂がポリアミドである時には約0.05重量%未満
の水分含量を有するようなものである。
射出成形機械は、加熱された円筒状の室8を規定する
バレル部分6及び油圧シリンダー部分10を含む。可塑化
スクリュー12は、室8内部に軸方向に位置付けられそし
て機械の油圧シリンダー部分10中に延び、そこでこのス
クリューはシリンダーヘッド14で終わる。
このスクリューは、粒子供給物をホッパー4から室8
の長さ方向に沿って射出ノズル17を備えているバレル部
分6の前方端に向けて進めるための螺旋形羽根16を有す
る。この前進の間に、樹脂粒子は、一緒に混合され、圧
縮され、そしてバレル部分によって供給される熱並びに
混合及び圧縮から内部的に発生された熱によって溶融さ
れるようになる。無定形樹脂に関しては、溶融条件は、
樹脂がその軟化点より上に加熱されることを意味する。
結晶性樹脂に関しては、溶融条件は、樹脂がその溶融温
度より上に加熱されることを意味する。
溶融された樹脂の組み合わせ物は、次に、介在する横
の混合チャネル22によって分離された3つの剪断部分20
から成る、スクリューの分散部分18によって受け取られ
る。スクリューの一層の詳細は、図3〜6を参照して本
明細書中で後で説明されるであろう。
スクリュー12の分散ヘッドと呼んでも良い分散部分18
は、第二樹脂の溶融された粒子のサイズを減らし、そし
てそれらを溶融された第一樹脂内に細かく分散させる。
スクリューの前進位置は、図2中に示されている。こ
の位置は、射出成形サイクルの前進時間を代表し、この
時間においてはスクリュー12は、ある量の溶融された樹
脂をノズル17を通して、この面の便宜性のために単に箱
として示されている型24中に強制的に入れる。型の内容
物に対する圧力を維持するためにスクリューが前進位置
に維持されている時間も含むこの時間の間には、スクリ
ューは回転していなくて、そして従って、樹脂溶融物は
剪断を受けていない。スクリュー12の前進位置は、スク
リューのシリンダーヘッド14の面15に対して慣用の手段
によって油圧をかけることによって得られる。スクリュ
ーのノーズ26は、一般にノズルの内側の形と同じ形を有
して、円筒状の室中に留まる溶融された樹脂の量を最小
にする。ノーズ26はまた、慣用の逆止弁(図示しない)
を備えて、スクリューが前方に押し進みそして前進位置
で保持される時に円筒状の室内部に溶融された樹脂が逆
流することを防止しても良い。
スクリュー前進時間が完了すると、スクリューは、例
えばスクリュー12に装着されそして慣用のギア駆動手段
(図示しない)とかみ合わされたギア28によって回転を
始める。この回転の間、粒子供給物は、それがスクリュ
ー12に沿って進むにつれて付加的な溶融を、そして生成
した溶融物がスクリューの分散部分18を横切るにつれて
剪断を受ける。
スクリューの回転の間、スクリューのシリンダーヘッ
ド14に対する圧力は減少し、そしてスクリュー12は、溶
融され剪断された樹脂が室の前方端を一杯に満たすにつ
れて室8内で後退する。図1は、後退した位置でのスク
リュー12及び室の前方端中の溶融された樹脂30の存在を
示す。スクリューがこの位置に達する時には、室の前方
端中に存在する溶融された樹脂30の量は、型によって与
えられる予め決められた形を満たすために必要な量であ
る。スクリューは後退の間は回転し、そしてそれが後退
した位置に達した時に、スクリューの回転は停止され
る。この後退の時間及び成形された物品が固化まで冷却
するのを可能にするために後退した位置で費やされる時
間は、射出成形サイクルの保持時間である。スクリュー
は、この保持時間の間のその後退の間だけ回転する。ス
クリューはまた、形が開かれそして成形された物品がそ
れから取り出される間は静止している。
従って、樹脂溶融物の剪断は射出成形サイクルの間、
周期的に過ぎず、そして剪断された溶融物の所望の形
(物品)への強制成形も周期的であり、これらの作用は
お互いに交互し、そして射出成形サイクルのかなりの付
加的な部分なスクリューが静止している、即ち、回転し
ていないそしてそれ故溶融物を剪断していない時間に取
られることは明らかである。
本発明に従うと、スクリューの後退は、スクリューの
回転時間を延ばすために遅延させられる。これは、成形
サイクルの保持時間の間にスクリューのシリンダーヘッ
ド14の面15に圧力をかけることによって達成される。こ
の遅延の効果は、溶融された樹脂のための剪断時間を延
ばすことである。これは、一段射出成形、スクリューが
後退する二段射出成形、及び射出吹込成形に適用でき
る。典型的な射出成形操作に関しては、スクリューに対
する背圧は約0.3MPa(50psi)である。本発明の方法の
操作においては、背圧は一般的に少なくとも1.5MPaであ
ろう。
スクリューが後退しない二段射出成形及び押出吹込成
形に関しては、所望の細かな分散を達成するために必要
な高度の剪断は、回転速度でのスクリューに対する分散
部分及びこの剪断を供給するこぼれ(spill)隙間の使
用によって得られる。二段射出成形機械においてスクリ
ューバレルと射出室との間に存在する逆止弁は、剪断を
そしてかくしてスクリューの分散部分によって与えられ
る分散を補足するために、溶融された樹脂がスクリュー
によって射出シリンダー中に強制的に入れられるので溶
融された樹脂を剪断する。
好ましくは、成形操作における剪断時間は、成形サイ
クルの少なくとも約15%そしてさらに好ましくは少なく
とも約20%または少なくとも約25%を構成し、そして最
小剪断時間の選択は、特定の成形操作に依存する。もっ
とも好ましくは剪断時間は、サイクル時間の少なくとも
30%である。
延びた剪断時間と組み合わせられるのは、溶融された
樹脂がスクリューの分散部分によって受ける剪断の強度
である。図3〜6は、必要な剪断を達成するためのスク
リューデザインの1つの実施態様の詳細を示す。
スクリュー12は、螺旋形ベアリング羽根16及び根元32
を有し、そして根元32は、室8に沿う樹脂の動きの方向
に順に延びる供給部分34、移行部分36、及び計量部分38
を形成し、そしてこれらの3つの部分は、溶融された樹
脂の定常流れをスクリューの分散部分18に配達すること
に設計されている。
供給、移行及び計量部分は、一般的なスクリューの要
点でありそしてこの配達を達成するために多くの異なる
デザインを持つことができる。図3中に示された実施態
様においては、根元32は、樹脂粒子を受け入れるために
羽根16の数回の巻きにわたって一定の径を有する。移行
部分36においては、それは、増大する径の根元を有し、
そして計量部分38においては、根元は、移行ゾーンの最
大根元径に対応する一定の径に戻る。この形状に従っ
て、室8の内部壁と一緒にされた螺旋形羽根16及び根元
32によって形成されるチャンネル40は、移行部分36内で
容積が減少する。樹脂粒子を供給部分34から移行部分36
を通って進ませる方向のスクリューの回転は、樹脂粒子
が圧縮されて、数個のソース、即ちバレル36からの熱、
並びにチャンネル40内での粒子の圧縮、及び粒子が螺旋
形ベアリング羽根16によって加熱されたバレル6の壁に
沿ってぬぐわれる時に粒子の相対的動きによって引き起
こされるこれらの圧縮された粒子内部の動きによって室
内で発生する熱からの粒子の加熱を与えるようになる原
因となる。樹脂が計量部分38に到達する時間までに樹脂
粒子の実質的な溶融が望まれ、そして計量部分38では、
樹脂は、バレル、及びこの部分中に存在する浅いチャン
ネル40内の樹脂の動きからの付加的な加熱にさらされて
良い。
分散部分18は、室に沿ってのポリマーの前進の次の部
分の間にポリマーの剪断を強化するようにデザインされ
ている。図3においては、分散部分18は、スクリューの
長さ方向に沿ってお互いに間隔を置かれた3つの剪断部
分20から成り、隣合う部分20の間の横の混合チャンネル
22を形成する。
図4中に最も良く示されるように、各々の剪断部分20
は、複数のベアリング羽根42及びお互いに差し込まれた
(interleaved)複数のバリヤ羽根44から成り、そして
これらの各々はスクリュー12から延び、そして示された
実施態様においては、各々はスクリューの軸に関して60
゜の螺旋角を形成する。各々の剪断部分の長さは羽根42
の径とほぼ同じであり、そしてこの径は螺旋形羽根16の
径と同じである。
ベアリング羽根とバリヤ羽根との間の空間は、スクリ
ューの軸に沿って延びそしてベアリング及びバリヤ羽根
と同じ螺旋角を有する、対応する複数の差し込まれた入
口チャンネル46及び出口チャンネル48を形成する。
各々の出口チャンネルの入口または上流端50を閉じる
ための手段が供給されていて、そして各々の入口チャン
ネルの出口端または下流端52を閉じるための手段が供給
されている。この実施態様においては、この閉鎖手段
は、ベアリング羽根の対応する端から延びそしてそれら
と同じ径を有するウェブから成り、その結果可塑化され
る樹脂はチャンネル46及び48の閉鎖端50及び52を越えて
通過しない。その代わりに、樹脂は、スクリュー12の計
量部分38によって強制的に入口チャンネル46の入口また
は上流端54中に入れられる。このようにして、計量され
た樹脂は、存在する入口チャンネルの数に対応する樹脂
の複数の流れに分割される。
計量部分38によって拍車をかけられて、樹脂は、入口
チャンネル46の長さ方向に沿って強制的に進められて、
樹脂がこれらのチャンネルの閉じられた下流端52に到達
するまで樹脂によってそれらの容積を満たす。
ベアリング羽根42は、スクリュー12の回転の方向に関
して、入口チャンネル46の前部(fore)または先導する
側を形成し、そしてバリヤ羽根44は、入口チャンネルの
尾部(aft)のまたは跡を追う(trailing)側を形成す
る。図5中に最も良く示されるように、バリヤ羽根44
は、ベアリング羽根と比較してバレル6の内側壁から更
に離されていて、バリア羽根とバレルの内側壁との間に
小さな隙間56を形成する。
入口チャンネル46は、事実上、隙間56(こぼれ隙間)
を通って跡を追う出口チャンネルに入るバリヤ羽根44を
越える樹脂であふれる。これらの隙間56を通過する過程
で、存在する樹脂のすべての粒子は、剪断及び加熱を受
けて、粒子は溶融させられそして小さな粒子に壊れさせ
られる。バリヤ羽根とバレル6の壁との間の隙間56(こ
ぼれ隙間)の幅は、より小さな粒子へのこの破壊を引き
起こしそしてこれらのより小さな粒子が更にもっと小さ
な粒子に破壊されるのを引き起こすのに十分な剪断が存
在するように確立される。図4中に示された実施態様に
おいては、入口チャンネルは出口チャンネルよりも広く
そしてそれ故より大きな容積を有し、これは、入口チャ
ンネルにおけるより長い滞留時間を与えて、溶融されな
かった粒子が存在する場合に隙間内での剪断に先立つ樹
脂の軟化及び溶融を促進する。
図6は、ポリマー粒子の減衰そしてそれ故破壊を促進
するために各々のバリヤ羽根44を形作るための1つの実
施態様を示す。この実施態様においては、入口チャンネ
ル46からの隙間56の入口側は、バレル6の壁から次第に
離れるようにテーパーが付けられていて、隙間56へのく
さび形の開口58を形成している。樹脂溶融物が隙間56中
へ移動するにつれて、それは、くさび形の開口58内部の
減少する空間とバレルの壁との間の圧縮から生じる益々
大きな剪断を受けるようになる。
出口チャンネル48にそれらのそれぞれのバリヤ羽根44
及び隙間56を経由して入る樹脂は、ついには出口チャン
ネルを一杯に満たして、各々のこのようなチャンネルの
開いた下流端60においてこれらのチャンネルをついには
去る。
剪断部分20の出口チャンネルを去ると、樹脂は隣の横
の混合チャンネル22に入り、そこでは、先行する出口チ
ャンネル48からの樹脂の流れがスクリュー12の回転によ
って一つになる。
樹脂の一層の前進は、先行する出口チャンネル48を去
る流れと比較して異なる樹脂の流れに樹脂が再分割され
るようにせしめ、これらの流れは後続の剪断部分20の入
口チャンネル46に入り、先行する剪断部分20に関して記
述したのと同じやり方で付加的な剪断を受ける。横の混
合チャンネル中でそして入口及び出口チャンネル中で起
きる混合は、第二樹脂を溶融された第一樹脂に関して細
かく分散されるようにせしめる。
これが、各々の横の混合チャンネル22及び後続の剪断
部分20に関して繰り返されて、完全に可塑化された樹脂
がスクリュー12のノーズ26及び室8の前方端に到達して
溶融製造のために準備できているようになるまで、増大
する細かさと均一な分配を与える。剪断部分20の数は、
好ましくは少なくとも2そしてさらに好ましくは少なく
とも3であり、このような部分の数は、各々の分散部分
中に築くことができる剪断の量及びスクリューを収容す
る円筒状の室内部で達成されるべき特別な分散の仕事に
依存する。剪断部分20あたりのベアリング及びバリア羽
根の数は、一般的には、各々4〜8であろう。
スクリューの供給、移行及び計量部分において幾らか
の剪断が達成されるが、この剪断は、分散部分18によっ
て与えられる剪断と比較して小量でそして分散にとって
は不十分である。分散部分18は、第一樹脂内の第二樹脂
の生成した細かい粒子の剪断と混合の両方を達成する。
好ましくは、分散部分18は、可塑化の条件下で、第一
樹脂内の第二樹脂の完全な分散のために、溶融された樹
脂内の少なくとも約300sec-1、さらに好ましくは少なく
とも約450sec-1、そしてさらにもっと好ましくは少なく
とも約900sec-1の剪断速度を達成する。
剪断速度は、スクリューの周速度割るこぼれ隙間(隙
間56)である。スクリューの周速度は、スクリューの径
X3.14159Xrpmである。こぼれ隙間は、バレルまたは円筒
状室の半径とバリア羽根半径との間の差である。サンプ
ル計算のために、44.5mmの内径を有するバレルに関して
は、スクリューの周は139.7mmであろう。スクリューが1
00rpmで回転する時には、周速度は13970mm/min即ち232.
8mm/secである。0.1524mmのこぼれ隙間に関しては、剪
断速度は、232.8mm/sec/0.1524mm=1528sec-1である。
分散部分18によって可塑化される溶融された樹脂に付
与される剪断の量に関する1つの限定は、劣化及び特性
の低下の指標である樹脂の変色を引き起こす樹脂の過熱
は回避しなければならないことである。本発明は、処理
される第一及び第二樹脂の特定の組み合わせに対する剪
断時間及び剪断強度の賢明な選択によってこの結果を達
成する。剪断強度は、剪断される樹脂の溶融粘度、スク
リュー回転速度、隙間56及びこのような隙間の数に依存
するであろう。典型的には、隙間56は、所望の結果を得
るためには、約0.15〜0.7mmの範囲から選ばれるであろ
う。通常は、低い方のこぼれ隙間は約0.35mm未満であろ
う。
分散部分中の可塑化条件下の第一及び第二樹脂の相対
溶融粘度はまた、分散部分18中に存在する剪断が第二樹
脂の溶融された粒子がより小さな粒子に壊れ、そしてこ
れらのより小さな粒子が分散部分内で更により小さな粒
子に壊れせしめることに寄与する。第一樹脂が非エラス
トマー性である時には、その粘度は通常は温度が増加す
るにつれて急速に減少する。第二樹脂がエラストマーで
ある時には、その粘度は通常は温度が増加するにつれて
もっとゆっくりと減少する。好ましくは、第一及び第二
樹脂は、可塑化温度でのそれらの溶融粘度が上で記述し
た樹脂の間に剪断をもたらし、その結果使用される可塑
化条件に関して可能な最善の分散結果を達成するように
選ばれる。好ましくは、第一樹脂の溶融粘度は、もう一
つの約5:1〜1:5の範囲内であろう、即ち、第一樹脂の溶
融粘度は、第二樹脂の溶融粘度の5倍から1/5までで良
い。さらに好ましくは、相対溶融粘度の範囲は、約2:1
〜1:2そしてさらにもっと好ましくは約1:1である。
前述の詳細な議論は、本発明の方法を物品の射出及び
射出吹込成形の両方で実施するのに適用できる。この議
論は、スクリューが往復するまたはしない二段機械での
射出成形に適用できる。スクリューが往復する場合に
は、スクリューの後退を遅延させるためにスクリューに
対する背圧を増すことによって剪断時間を増すための機
会が提供される。スクリューが往復しない場合には、必
要な剪断は、成形サイクル中のスクリュー回転時間の間
に達成される。両方のタイプの二段機械において、スク
リューバレルと射出室との間の逆止弁を通しての溶融さ
れた樹脂の強制送りは、溶融された樹脂を高い剪断にさ
らし、スクリューの分散ヘッドによって達成される剪断
を増大させる。本発明の方法はまた、スクリューが往復
しない押出吹込成形において実施することもできる。代
わりに、ある量の溶融された樹脂を強制的に所望の形に
成形するのはスクリューの周期的な回転である。押出吹
込成形においては、次に、吹込型が押出された形(パリ
ソン)の回りで閉じられ、そして型は次に吹込ステーシ
ョンに移される。この型の閉鎖及び型の移送の間は、ス
クリューは回転しない。この実施態様においては、第一
樹脂内の第二樹脂の細かな分散は、剪断速度及び剪断時
間によって達成されるが、スクリューの後退を遅延させ
ることによって剪断時間を延ばす可能性は無い。
分散部分18のデザインに関する限り、図3のスクリュ
ーデザインは、本発明の方法において第一及び第二樹脂
の組み合わせの溶融物を剪断するために好ましいデザイ
ンである。このデザインに関して得られた結果に鑑み
て、この結果を達成するための他のデザインは、当業者
には示唆されるであろう。
図7及び8は、本発明において使用することができる
分散ヘッドのもう一つのデザインを示す。このヘッド70
は、部分的にだけ示された螺旋形ベアリング羽根74を有
するスクリュー72の前方端を形成し、このスクリュー72
はスクリュー12と同じでも良く、ヘッド70は分散部分18
に変わる分散部分を形成する。ヘッド70は、着色剤を熱
可塑性樹脂中に混合する際の使用のためのMaddokヘッド
として普通に入手できる。それは、お互いに差し込まれ
そして入口チャンネル80及び出口チャンネル82によって
分離された複数のベアリング羽根76及びバリア羽根78を
有する。これらは、分散ヘッド70においては、これらの
構成要素がスクリュー72の軸に平行でありそしてそれ故
スクリューのポンプ輸送作用には関与せず、そして分散
部分18の各々の剪断部分20がより多い数の羽根及びチャ
ンネルを有すること以外は、分散部分18の対応する構成
要素と同様に機能する。図7及び8中に示された実施態
様においては、こぼれ隙間86は、ベアリング羽根76と比
較してより小さなバリア羽根78の半径及びバリア羽根と
バレルの内側壁との間の距離によって規定される。ウェ
ブ84は、ベアリング羽根から延びて入口チャンネルの出
口端及び出口チャンネルの入口端を閉じそしてこぼれ隙
間の側部を規定する。分散ヘッド70のノーズ88は、慣用
の逆止弁(図示しない)を備えることができ、その結果
このヘッドを使用するスクリューは、スクリューの往復
を含む射出成形において使用することができる。
本発明の直接製造方法を実施するための装置の前述の
説明は、お互いに非相溶性である広範囲の第一及び第二
樹脂を組み合わせるのに見事に良く働き、そしてまた勿
論、相溶性樹脂に関する使用のためにも働くことができ
る。
より多い成分としてのポリエステル樹脂及びエチレン
/エポキシドコポリマーエラストマーの直接製造の場合
には、直接製造された物品に関する強さの結果は一定し
て最適ではない。ポリエステル樹脂、特にポリエチレン
テレフタレートは、水分に敏感であり、その結果溶融処
理の間の水分の存在は、強さに悪く影響する分子量の低
下を引き起こす可能性がある。樹脂が、例えば、たたき
切られたボトルから得られた消費者からの廃棄物であ
り、それ故樹脂がフレークの形である時には、このよう
なフレークは、清掃及び分離処理にも拘わらず不純物で
汚染されている可能性があり、これもまたポリマーの劣
化を引き起こす可能性がある。これらのまたは多分その
他の原因のために、ポリエステル樹脂及びエポキシドコ
ポリマーエラストマーに関する直接製造方法の実施は、
一定しない結果を与える可能性がある。
本発明の一つの実施態様は、これらのポリマーから直
接製造される物品に関してもっとずっと一定して高い強
さの結果を与えることによってこの問題を解決する。ポ
リエステル樹脂に関するコポリマーエラストマーの強化
する効果は、これらのポリマーの溶融ブレンド中への補
助剤の組み入れによって増進することができることが発
見された。この組み入れは、補助剤を溶融ブレンドに添
加することによって実施することができ、これによって
溶融ブレンドの剪断はその中の補助剤を分散する。その
代わりに、この組み入れは、補助剤を直接製造方法への
ポリマー粒子の供給物に添加することによって実施する
こともできる。補助剤は、ポリマー粒子供給物と乾燥混
合することができる細かく分割された粒子状物質の形で
良い。補助剤はまた、通常は液体(室温で)でも良く、
この状態は、ポリマー粒子との混合またはポリマーの溶
融ブレンド中への注入のどちらにも適している。好まし
くは、補助剤は水を全く含まない。乾いた形で添加され
る時には、補助剤はポリマー溶融物中に分散性であるこ
とが必要である。好ましくは、乾いた形の補助剤は、ポ
リマーの溶融ブレンドの温度よりも低い融点を有する。
溶融ブレンドの温度は、一般的には少なくとも240℃で
あろう。いずれにしても、補助剤は好ましくはそのま
ま、即ち、液状溶媒または分散媒中への希釈無しであ
り、その結果このような希釈剤は処理される必要がなく
そして直接製造方法に干渉しないであろう。溶融ブレン
ドの剪断は補助剤をその中に分散させ、その結果好まし
くは、それは、1000Xの倍率の下でさえも、もはやブレ
ンド中にまたはそれから製造された物品中に見ることが
できない。
溶融ブレンド中に組み入れられる多数の化合物が補助
剤効果が与える、即ち、溶融ブレンドから成形された物
品の強さは補助剤が存在しない時よりもずっと大きな一
定性を持って高い。好ましくは、本発明の実施態様に従
って成形された物品の強さは、少なくとも500J/mそして
さらに好ましくは少なくとも700J/mである。
補助剤の例は亜鉛塩及び亜鉛錯体を含む。亜鉛塩の例
は、飽和でありそして一般式CH3(CH2nCOOH[式中、
nは4〜27、好ましくは7〜19である]を有する脂肪酸
の亜鉛塩を含む。このような亜鉛塩の例は吉草酸亜鉛、
オクチル酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛及びステアリン酸亜鉛
であり、ステアリン酸亜鉛が好ましい。オクチル酸亜鉛
は常態で液状の補助剤の例であり、一方ステアリン酸亜
鉛は室温で固体であるが約130℃で溶融する。亜鉛錯体
の例は亜鉛アセチルアセトナート及び亜鉛ジエチルジチ
オカルボナートである。
その他の補助剤は、ある種のその他の金属のある種の
塩、例えばステアリン酸スズ、ステアリン酸銅及びステ
アリン酸セリウムを含む。
多数の化合物が補助剤効果を与えるのと丁度同じよう
に、実施例中で詳しく説明するように、多数の化合物は
補助剤効果を与えない。ステアリン酸は補助剤ではな
い。ステアリン酸Na、K、Li、Ca、Mg、Al、Co及びNiに
関しても同じことが当て嵌まる。
サリチル酸Znは補助剤であるが安息香酸亜鉛及びクエ
ン酸亜鉛はそうではない。ZnCO3は補助剤であるがZnOは
そうではない。
酢酸亜鉛は、明らかに、それが溶融物ブレンド中で分
散性ではない、即ち、酢酸亜鉛は溶融ブレンドから成形
された物品中で最後にはその“塊”になるという理由で
補助剤ではない。
前に記述したように、ポリエステル樹脂及びコポリマ
ーエラストマーから成形された物品の強さに対する補助
剤の効果は、存在する補助剤無しよりももっと一定した
高い強さの結果を与えることである。明らかに、補助剤
が無ければ時折高い強さの結果を与えるに過ぎないであ
ろうポリマー劣化、不純物の存在、並びに供給物組成及
び処理条件におけるその他の可変性に耐えることができ
る限りにおいて、補助剤は直接製造方法を一層“寛大”
にする。一層一定した高い強さの補助剤効果の理由は知
られていない。見かけ上密接に関連した化合物が補助剤
ではない理由もまた知られていない。しかしながら、明
らかに、補助剤はポリエステル樹脂とコポリマーエラス
トマーとの間の反応を助ける。
特定の化合物に関する補助剤効果はまた、補助剤が組
み入れられている溶融ブレンドが受ける剪断の量に依存
する可能性がある。僅かに約0.3MPaのスクリュー背圧に
よって特徴づけられる低い剪断では、補助剤効果は得ら
れないかもしれないが、スクリュー背圧が増されて剪断
時間が増加する、または剪断強度を増すために他の手段
が取られる時には補助剤効果が得られる。数種の補助
剤、殊にステアリン酸亜鉛は、低いスクリュー背圧にお
いてさえ良好な結果を与える。この場合には、補助剤は
直接製造方法に二重の効果を与える。第一に、補助剤
は、ポリエステル樹脂/エポキシドコポリマーエラスト
マーの組み合わせ物に関する直接製造の高い強さの結果
の一定性を増す。第二に、補助剤はまた、ポリエステル
樹脂内のコポリマーエラストマーの細かな分散を達成す
るために必要である剪断の量を減らし、そしてこれらの
ポリマーの間の接着を生み出すそれらの間の相互作用を
促進する。これは、例えば、剪断時間を減らすことがで
きそしてなお細かな分散及び優れた強さの結果が得られ
るということを意味する。剪断時間を減らす1つのやり
方は、剪断時間を増すために直接製造方法において使用
される溶融処理スクリューに対する背圧を減らすことで
ある。これはまた、より短い成形サイクルを導くことが
できる。
使用される補助剤の量は、一般的に、ポリエステル樹
脂+コポリマーエラストマーの重量を基にして約0.05〜
2.0%であろう。それは、好ましくは、それらの約0.1〜
0.5重量%である。
本発明の方法は、その多くの実施態様において、広範
囲の物品例えば多くの異なる利用のための容器を直接製
造するために有用である。通常は、本発明の方法は、本
方法の実施の開始において初めて第一及び第二樹脂を組
み合わせることによって実施され、それは、射出成形さ
れた物品の場合におけるような仕上げされた物品、また
は仕上げされた物品への後続の吹込成形のための管状パ
リソンのような中間製品のどちらかの予め決められた形
の直接製造された物品で終わる。これは、プレコンパウ
ンディングを行う必要と費用から製造業者を救う。しか
しながら、樹脂供給業者は、通常はより少ない樹脂成分
である第二樹脂を、第一樹脂中の濃厚物の形で製造業者
に供給することを望むかもしれない。この濃厚物内で
は、第二樹脂は、より多いまたはより少ない樹脂成分で
良いが、最終的には製造された物品中のより少ない樹脂
成分として終わる。第二樹脂が低溶融で水分に敏感であ
る時には、それより高い溶融の第一樹脂を含む濃厚物
は、もっと一定した乾燥可能な樹脂の組み合わせ物を与
える。濃厚物は、一般的に、本発明の直接製造方法への
供給のための付加的な類似のまたは同一の第一樹脂との
組み合わせのために第一及び第二樹脂の両方を含むペレ
ットとして供給されるであろう。典型的には、この実施
態様が使用される時には、第一及び第二樹脂の両方を含
むペレットは、直接製造方法への供給物のより少ない割
合、そしてもっとしばしば、このような供給物の樹脂成
分の重量の約40%未満を構成するであろう。本発明に従
って、次に製造業者は、濃厚物粒子と第一樹脂粒子の組
み合わせを溶融/剪断プロセスにさらして、本明細書中
で前に記述した第一樹脂のマトリックス内の第二樹脂粒
子の細かな分散液を製造する。
本発明の実施例を本明細書中で以下に提示する(部及
びパーセントは、特記しない限り重量による)。
実施例 実施例1〜6 これらの実施例において使用されたポリエステル組成
物は以下の通りであった:(a)100℃で18時間真空乾
燥された42lb(19.1kg)のPETリサイクルソーダボトル
フレーク(横の寸法が約6〜9mmで0.05〜1mmの厚さ)、
及び(b)40℃で18時間真空乾燥された8.3lb(3.8kg)
の、76.75重量%のエチレン/28重量%のn−ブチルアク
リレート/5.25重量%のグリシジルメタクリレートコポ
リマーエラストマーのペレット(3.5mm径、3.5mm長
さ)。これらの2つの成分及び100gのテトラビスメチレ
ン−(3,5−ジブチル−4−ヒドロキシヒドロシナマー
ト)メタン、即ちIrganox(R)1010として入手できる立体
的に障害を受けなフェノール酸化防止剤を、次に、ポリ
エチレンバッグで内張りされそして窒素ガス雰囲気で覆
われた132.5Lのドラム中で20分間ドラムタンブルし、そ
して次に一段射出成形機械に直接供給した。射出成形機
械のホッパーは窒素で連続的に覆われた。
この射出成形機械は、4.44cm径のスクリューを備えた
6オンス(0.17kg)、125トン(1.11MN)の機械であっ
た。このスクリューは、スクリューが4つの剪断部分20
を有し、剪断部分においては隙間56が0.15mm(0.006i
n)であり、そして各々の分散部分18が6つのバリア羽
根を有していた以外は、図3中で記述したスクリューで
あった。使用された温度は以下の通りであった:バレル
後部、175℃;バレル中央、260℃;バレル前部、260
℃;ノズル、260℃;型、40℃。スクリュー速度は100rp
mであり、これは1528sec-1の剪断速度をもたらし、そし
てスクリュー後退(回転)のための時間は、PET樹脂を
成形するために使用される通常の背圧0.3MPaと比較して
のスクリューの背圧の付与によって約10秒〜28秒で変化
した。各々の一ショットは、2本の3.18mmX1.27mmX127m
mの曲げバー及び1枚の3.18mmX76.2mmX127mmのプラック
を製造した。
表Iは、各々の実施例に関する操作条件の一層の詳細
を示す。ノッチ付きアイゾッド衝撃強さは、各々の実施
例に関して10番、20番、30番、40番及び50番目の射出成
形ショットによって製造された曲げバーに関して測定さ
れた。曲げバーを半分に切断したが、1つの半分は射出
成形された曲げバーのゲート端を代表しそして他の半分
は遠方端を代表する。テスト結果は、各々の実施例に関
して結果を代表するように平均された。これらの結果
は、表I中に示されそして図9のグラフ中の曲線90とし
てプロットされている。
これらの結果は、一般に、スクリューの後退を遅延さ
せることによって得られる増加するスクリュー回転時間
につれての強さの増加を示す。成形された物品における
変色は存在しなかったが、これは劣化が存在しなかった
ことを示す。PET単独を上回る改善された衝撃強さが最
小であるような、全サイクル時間と比較して小さな割合
のスクリュー回転時間が実施例1に関しては使用され
た。PET樹脂単独の衝撃強さは一般に25J/m未満である。
強化された成形されたサンプルに関するPETマトリック
ス樹脂内の第二樹脂の数平均粒径は1ミクロン未満であ
った。
比較例7〜13 スクリューが、混合部分においてベアリング羽根を持
つがバリア羽根を持たない、米国特許第3,006,029号中
に開示された分散的混合スクリューであった以外は、成
形機械及び同じ組成物を使用して、実施例1〜6の一般
的な成形手順を繰り返した。操作の一層の詳細は表II中
に報告されている。衝撃テストの結果は、10番目のショ
ットで成形された曲げバーだけがテストされた実施例8
を除いては、実施例1〜6と同じやり方で得られ、そし
て表II中に報告され、そして図7中の曲線92としてプロ
ットされている。
曲線90と92の比較は、スクリュー回転時間の%が増加
するにつれて、強さも増加するが、この増加は、分散部
分を有するスクリューを使用する与えられたスクリュー
回転時間に関しての方がずっと大きくなることを示す。
実施例7に関して得られた高い平均衝撃強さは、10番目
のショット対20番目のショットで成形された曲げバーの
衝撃強さの間の殆ど3Xの差から生じる、みせかけである
と信じられる。比較例7〜13のために使用された米国特
許第3,006,029号のスクリューは、分散部分を持たなか
った。曲線90に関しては、増加したスクリュー回転時間
は増加する剪断時間を代表するが、曲線92に関しては、
増加したスクリュー回転は増加した混合時間を代表し、
高い強化を達成するために必要な第一樹脂内の第二樹脂
の細かな分散を得るためには不十分な剪断しか持たな
い。
実施例14及び15 これらの実施例において使用されたポリアミド組成物
は以下の通りであった:真空乾燥された81重量%のナイ
ロン66;1.8%の無水マレイン酸でグラフトされた10重量
%のエチレン/プロピレン/ジエンコポリマーエラスト
マー;及び9重量%のエチレン/プロピレン/1,4−ヘキ
サジエンコポリマーエラストマー。これらの成分は、そ
れぞれ、Zytel(R)101、無水物グラフトされたE/Pゴム及
びNordel(R)3781としてデュポンから入手できる。3つ
の成分は、各々、径が約3.5mmで長さが3.5mmのペレット
の形であった。それらを窒素雰囲気下で10分間ドラムタ
ンブルしそして実施例1〜6のために使用した射出成形
機械のホッパーに直接供給した。
以下の成形機械温度を使用して射出成形機械で成形品
を製造した:バレル後部:261℃、バレル中央:281℃、バ
レル前部:281℃、ノズル:280℃、型温度:90℃。この直
接成形操作のために使用されたスクリューは、4つの剪
断部分20がある以外は、実施例1〜6において使用され
た図3のスクリューであり、100rpmで操作されて1528se
c-1の剪断速度をもたらした。結果を表III中に示す。
これらの結果は、スクリュー回転時間が増加するにつ
れて、成形された物品中に存在するはずの変色を引き起
こすこと無く成形された物品の強さも増加することを示
す。これらの実施例において使用された背圧は、ナイロ
ン66を射出成形するために使用される0.3MPaの通常の背
圧と比較することができ、そしてナイロン66単独に関す
るノッチ付きアイゾッド衝撃強さは、50%R.H.に調整し
た後でさえも一般に112.1J/m未満である。ナイロン中の
第二樹脂の数平均粒径は1ミクロン未満であった。
米国特許第3,006,029号の分配的混合スクリューを使
用してこの実験を繰り返しそして2.07及び2.41MPaの背
圧を使用して11及び25秒のスクリュー回転時間を与えた
時には、得られた衝撃強さは、それぞれ僅かに203及び1
65J/mであった。
実施例16〜22 85重量%のPETリサイクルソーダボルトフレークと15
重量%のSurlyn(R)8270の3.5mmのペレットとのブレンド
を、PETフレークの真空乾燥の後で実施例1〜6におい
て使用された酸化防止剤と共に、それらの実施例に関し
て記述したようにドラムタンブルした。Surlyn(R)8270
は、エチレン/23.5重量%のn−ブチルアクリレート/9
重量%のメタクリル酸の亜鉛中和されたコポリマーであ
り、そしてエラストマーである。フレークとペレットの
この乾いたブレンドからサンプルを成形するために、実
施例1〜6と同じ射出成形機械及びスクリュー(図3、
ただし4つの剪断部分20が存在した)を使用した。使用
された成形条件は以下の通りであった:温度;バレル後
部:175℃、バレル中央:260℃、バレル前部:260℃、ノズ
ル:260℃、スクリュー速度:100rpm、ラム速度:速い、
型温度:40℃。剪断速度は1528sec-1であった。43秒及び
53秒の全射出成形サイクル時間を使用したが、射出/保
持時間はそれぞれ20/20秒及び20/30秒であった。3.5〜
5.5MPaの射出圧力及び速いラム速度を使用して2本の3.
18mmの曲げバー及び1枚の3.18mmのプラックを製造し
た。表IVは一層の操作条件及び強さの結果を示す。ノッ
チ付きアイゾッド衝撃データは、24の個々の測定の平均
である。表IV中に報告された異なるスクリュー回転時間
は、回転するスクリューに対する背圧を増すことによっ
て得られた。
PETは約25J/mのノッチ付きアイゾッド衝撃強さを有す
るので、樹脂中へのこのイオノマーの組み入れによって
PET樹脂のかなりの強化が得られ、そしてこの強化は剪
断時間を増加するにつれて増加することが表IVから明ら
かである。これらの実施例においては、PETマトリック
ス中のイオノマーの数平均粒径は約1ミクロンであっ
た。
実施例23 図7及び8のMaddock分散ヘッドを有する往復するス
クリューを備えた二段射出成形機械を使用して、4キャ
ビティホットライナー金型を使って1リットルの植木鉢
タイプの容器を射出成形した。この植木鉢は、1.2mm厚
さの壁及び1.4mm厚さの底を有していた。射出成形機械
への供給物は、以下の組成の乾燥タンブルされた(N2
覆いの下で)混合物から成っていた: 24.2kgの、100℃で16時間真空乾燥されたPETリサイク
ルソーダボトルフレーク 4.3kgの、40℃で16時間真空乾燥されたエチレン/28重
量%のn−ブチルアクリレート/5.25重量%のグリシジ
ルメタクリレートコポリマーエラストマーの3.5mmペレ
ット 85gの立体的に障害を受けたフェノール酸化防止剤(I
rganox(R)1010) 機械操作条件は以下の通りであった:押出バレルの後部
から前部への温度は232℃、249℃、277℃及び278℃であ
り、そしてノズルで279℃であった。型温度は、コアに
関して38℃そしてキャビティに関して51.7℃であった。
押出機は、70mmの径で24/1の長さ対径の比で、そして3/
1の圧縮比及びMaddockヘッドを有するスクリューを備え
ていた。Maddockヘッドは0.635mmのこぼれ隙間を有し、
そしてスクリューは125rpmで操作されて651sec-1の剪断
速度を与えた。成形サイクルは18secであり、そしてス
クリュー回転時間は僅かに3secであり、これは全サイク
ル時間の僅かに17%の剪断時間を与えた。
成形された植木鉢容器は、水を満たされそして室温で
蓋をされることによって強さをテストされ、そして122c
mの高さから堅い表面に対して落とされた。落下角度が4
5゜であった、即ち、満たされた容器がその壁と底の間
の角で表面を打った時には、テストされた5つの容器は
どれも落第しなかった(どれも壊れなかった)。組成物
を予備配合し、その結果混合された組成物のペレットを
二段射出成形機械に供給した以外は、同じ組成物から同
じやり方で成形された同じ容器に関して好ましくはテス
トを繰り返した。5つの容器を同じ落下テストによって
テストしたところ、全部が生き延びた。
落下テストを繰り返したが、落下角度はゼロであっ
た、即ち、堅い表面に対する容器の衝撃は容器の底と堅
い表面の間であった。このテストにおいては、予備配合
された容器はどれも落第しなかったが、5つの直接製造
された容器の1つは落第した。この同じ結果が、容器の
室温水含量を−18℃でグリコール/水混合物によって置
き換えそして容器を45゜の角度で落とした時に、起き
た。冷たいグリコール/水混合物を含む容器を平らに落
とした(ゼロ角度)時には、予備配合された容器の1つ
が落第し、そして直接製造された容器の2つが落第し
た。これらの結果は、直接製造が、もっと高価な予備配
合のルートによって製造された同じ製品とほぼ同様に強
い製品を製造したことを示す。
実施例24 成形された容器が、2.3mmの壁厚さを有しそして各々
が約0.9kgの重量の、径が約22.9cmで高さが27.9cmの2
ガロンの円筒型ライナー(pail liner)であった以外
は、実施例23を繰り返した。バレル温度は以下の通りで
あった:後部:230℃、中央:260℃、そして前部:260℃。
ノズル温度は250℃であり、そして型キャビティ及びコ
ア温度は13℃であった。全成形サイクルは35.4秒であ
り、その中、スクリュー回転時間は16秒であった。容器
の壁の衝撃強さを、ガードナー衝撃テスト(ASTM D−
3029)によってテストした。室温では、直接製造された
容器は、予備配合された容器に関するより大きな59.0J
と比較して55.1Jの強さを有していた。−20℃では、直
接製造された容器は、予備配合された容器に関する35.3
Jと比較して24.4Jの衝撃強さを示した。円筒型容器(pa
ils)の底中の(エチレンエラストマーの)粒径の測定
は、直接製造された円筒型容器に関しては、粒径範囲は
0.1〜6.0ミクロンでありそして数平均粒径は0.6ミクロ
ンであったことを示した。予備配合された部品に関して
は、粒径範囲は0.08〜3.0ミクロンでありそして数平均
粒径は0.3ミクロンであった。これらの結果から、直接
製造は、予備配合によって得られたものと殆ど同じよう
に細かい、樹脂(PET)マトリックス内のエラストマー
粒子の非常に細かい分散をもたらすことが明らかであ
る。例えば、こぼれ隙間を減らすことを含む一層の実験
は予備配合によって得られるのと等しく同じ良好な結果
を与えるであろうと信じられる。
実施例25 この実施例の下で記述される実験においては、実施例
1〜6の手順を本質的に繰り返して、直接製造によって
製造しそしてこのようにして製造された射出成形された
曲げバーをテストした。これらの実験においては、同じ
PETリサイクルフレーク及び同じ割合のエチレン/n−ブ
チルアクリレート/グリシジルコポリマーエラストマー
を使用した。しかしながら、これらの実験は、第一及び
第二樹脂がそれぞれポリエステル、殊にPETリサイクル
フレーク及びエチレン−グリシジルメタクリレートコポ
リマーエラストマーである時に得られる強さの結果にお
ける可変性に向けられる。第一樹脂中への第二樹脂の細
かな分散は本発明の直接製造方法によって得られるけれ
ども、成形された物品の強さは、ある種の実験、例え
ば、実施例2〜6で得られた高い強さの結果と比較して
しばしば不十分である。この可変性の原因は、これらの
フレークの消費者からのソースから来るリサイクルPET
中の不純物、消費者のプラスチックが元来それから作ら
れるPET樹脂の異なるソースのためのPETフレークそれ自
体の可変性、直接製造方法に供給する前のPETフレーク
の不十分な乾燥及び/またはこれらの現象の組み合わせ
による可能性がある。
強さの結果を改善するための補助剤の使用を含む本発
明の実施態様が、この実施例25を構成する一連の実験中
に示される。第一及び第二樹脂の溶融されたブレンド中
に補助剤または比較化合物を組み入れるための手順は、
特記しない限り粉末の形の補助剤または比較化合物(本
明細書中では集合的に添加剤と呼ぶ)を、樹脂を一緒に
乾式ブレンドするために使用されるドラムに添加するこ
とであったが、これによって添加剤も同時に樹脂とブレ
ンドされた。以下の実験は、改善された強さの結果を示
す。これらの実験においては、報告されたアイゾッド衝
撃テストの結果は、12〜20の衝撃テストの平均値であ
り、それらの半分は成形された曲げバーのゲート端で為
され、そしてそれらの残りの半分は曲げバーの遠方(fa
r)端で為された。これらのノッチ付きアイゾッド衝撃
テストの結果は、すべて室温で得られた。使用された補
助剤または比較化合物の重量%は、PETフレーク+コポ
リマーエラストマーの重量を基にしている。
(a)この実験においては、補助剤として0.25重量%の
ステアリン酸亜鉛をこれらの樹脂に添加した。スクリュ
ーに対する背圧が4.07MPaであり全サイクル時間(53se
c)の38.7%のスクリュー回転時間を与えた時には、ノ
ッチ付きアイゾッド衝撃強さは682.6J/mであった。圧力
が4.14MPaに増加して全サイクル時間(43sec)の39.8%
のスクリュー回転時間を与えた時には、ノッチ付きアイ
ゾッド衝撃強さは695.9J/mであった。比較のために、同
じ時間及び同じやり方で、しかし亜鉛化合物を省略して
為された実験においては、以下の結果が得られた:
(i)43secの全サイクル時間の39.3%のスクリュー回
転時間を与える2.07MPaの背圧では、ノッチ付きアイゾ
ッド衝撃強さは僅かに87.0J/mであり、そして(ii)53s
ecの全サイクル時間の49.8%のスクリュー回転時間を与
える2.97MPaの背圧では、ノッチ付きアイゾッド衝撃強
さは僅かに77.4J/mであった。
(b)追加の実験においては、樹脂ブレンドへの添加剤
としてのステアリン酸亜鉛対ステアリン酸カルシウム、
ステアリン酸カリウム及びステアリン酸の効果を、以下
のように比較することができる: これらの実験は、同じ時間でそして同じやり方で実施
された。ステアリン酸亜鉛添加剤を含む直接製造された
物品は、他の添加剤が使用された時そして添加剤が使用
されなかった時と比較してずっと改善された強さの結果
を与えた。
(c)追加の実験においては、添加剤が存在しないまた
は酢酸亜鉛が添加剤である時に製造されそしてテストさ
れたブレンドとの比較のために、同じ時間で、種々の量
のステアリン酸亜鉛が樹脂ブレンド中で使用された。表
VI中に報告されたこれらの結果は、ステアリン酸亜鉛が
使用された時の結果に関する幾らかの変動を含むけれど
も、ステアリン酸亜鉛含有ブレンドの明瞭な優位性の傾
向は明らかである。
もっと多い量の酢酸亜鉛を使用することはできなかっ
た。何故ならば、0.07重量%のレベルにおいてさえ、本
発明によるブレンドの剪断にも拘わらず、添加剤とブレ
ンドとの非分散性から明らかに生じる、酢酸添加剤の
“斑点”が現れた成形された曲げバーによって証明され
るように、酢酸亜鉛は溶融ブレンド中に均一に分散され
ることができなかったからである。
(d)同じ時間でそして同じやり方で行われたもう一つ
の一連の実験においては、ステアリン酸亜鉛の有効性
が、表VII中の他のステアリン酸塩と比較される。
再び、ステアリン酸亜鉛を含む成形されたバーは、添
加剤を含まないバーよりもずっと強く、ステアリン酸亜
鉛含有バーに関して報告された3つの強さの値の平均値
(835J/m)を基にして約8X強かった。他の添加剤を含有
する成形されたバーに関する結果を平均してステアリン
酸亜鉛含有バーと比較すると以下の通りである: この比較は、亜鉛添加剤は、マグネシウム及びアルミ
ニウム添加剤よりも強さにおいて約2Xの改善をそして残
りの添加剤よりも約8Xの改善を与えたことを明らかにす
る。マグネシウム及びアルミニウム添加剤を凌ぐ亜鉛添
加剤の改善は、低いスクリュー背圧(0.34MPa)で一層
顕著であり、即ち、約5X大きい強さであった。
(e)同じ時間でそして同じやり方で行われた更にもう
一つの一連の実験においては、ステアリン酸亜鉛の有効
性を、表VIII中の他の脂肪酸の金属塩と比較する。
添加剤を含まないそしてステアリン酸亜鉛を含む両方
の成形されたバーが、表V中に示したよりも低い強さを
示したが、これは、違った時に行われた実験に関して得
られる結果については典型的なことである。顕著な特徴
は、ステアリン酸亜鉛を含むバーは、添加剤を含まない
バーよりも約7.6X強かったという事実である。比較的高
いスクリュー背圧実験は、強さにおける約9.7Xの改善を
与えた。
亜鉛モンタネートを含むバーに関する平均の強さは17
6.3J/mであったが、これは、ステアリン酸亜鉛を含むテ
ストバーに関する535J/mという平均値よりも低いけれど
も、添加剤が存在しなかった時よりも2Xの改善をなおも
たらした。かくして、30の炭素原子の脂肪酸の亜鉛塩は
好ましくない。12の炭素原子を含む亜鉛塩(ラウリン酸
亜鉛)は、平均で492J/mの大きな改善を与えた。カルシ
ウム及びナトリウムモンタネート添加剤を含むバーは、
添加剤が存在しなかった時と比較して殆どないし全く改
善を与えなかった。
(f)同じ時間でそして同じやり方で行われたなおもう
一つの一連の実験においては、ステアリン酸亜鉛の有効
性を表IX中の他の亜鉛化合物と比較する。
ステアリン酸亜鉛を含むテストバーは、添加剤を含ま
ないそしてクエン酸亜鉛添加剤を含むバーよりも約9X強
かった。このクエン酸塩添加剤は6つの炭素原子を含
む。
表IX中に報告された残りの2つの亜鉛化合物は、亜鉛
錯体である。これらの錯体を含むバーの強さは、ステア
リン酸亜鉛を含むバーに関して得られた結果と比較して
好ましかった。
実施例26 この実施例においては、ステアリン酸Znを、その中に
補助剤が存在しないそして溶融ブレンド中に組み入れら
れた他の化合物を含む溶融ブレンドから成形された物品
と比較する。これらの化合物のあるものは補助剤として
作用し、そしてこれらのあるものは補助剤として作用し
ない。この一連の実験において使用された溶融ブレンド
は、85重量%のPETリサイクルソーダボトルフレーク及
び15重量%のコポリマーエラストマー+0.5%のIrganox
(R)1010酸化防止剤(ポリマーの重量を基にして)から
誘導された。補助剤または比較化合物を、射出成形機械
へのポリマー供給物と混合した。これらの標本の射出成
形は、テストのために使用された曲げバーを5番、10
番、15番、20番及び25番目の射出成形“ショット”で取
った以外は実施例1〜6におけるのと本質的に同じであ
った。各々のショットは2本の曲げバーを製造した。衝
撃テストは各々のバーのゲート端及び遠方端で実施さ
れ、そして表X及びXI中に報告された衝撃強さの結果
は、各々、20の衝撃テストの平均を代表する。これらの
実験の一層の詳細は、表X及びXI中に報告されている。
これらの表においては、射出成形スクリュー(実施例1
〜6において使用されたのと同じスクリュー)に対する
背圧における変化は、その間にスクリューが回転して溶
融ブレンドを剪断している、射出成形サイクルの%であ
る%剪断時間の項で表される。
これらの結果は、ステアリン酸Zn、Znオクトエート、
炭酸Zn、吉草酸Zn及びサリチル酸Znが補助剤として有効
であること、即ち、これらの化合物を組み入れている溶
融ブレンドは添加剤が存在しない時の状況と比較して高
い衝撃強さの結果を与えたことを示す。約20%の混合時
間は約0.3MPaのスクリュー背圧に相当する。補助剤のあ
るものに関しては、強さの結果はこの最小量の剪断時間
では最小の改善であった。表X中に示されたこれらの補
助剤及びその他のものに関しては、強さは一般に剪断時
間が増加するにつれて増加した。ステアリン酸Znは最小
の剪断時間においてさえ高いレベルの強さを与え、そし
て常態では液状であるZnオクトエートも類似の結果を与
える。ZnOは成形された物品をより弱くしたように見
え、一方安息香酸Znは幾らかの改善を与えるが所望より
も小さい。この実験においては、亜鉛オクトエート液体
を示された重量%でPETのフレーク及びコポリマーエラ
ストマーペレットの上に注ぎ、そして次に射出成形機械
への供給のために、亜鉛オクトエートをこれらの樹脂と
ドラムタンブルして酸化防止剤を含むブレンドを得た。
表XIは、添加剤としてテストされた他の化合物との比
較の目的のために、添加剤を含まないそしてステアリン
酸Znを含む成形品を包含する第二の一連の実験を代表す
る。
この表は、ステアリン酸Znは、ステアリン酸第一ス
ズ、ステアリン酸セリウム及びステアリン酸銅はすべ
て、成形された物品を製造するために使用されたある剪
断時間では補助剤として作用することを示す。第一スズ
オクトエート、ステアリン酸コバルト及びステアリン酸
ニッケルは、補助剤効果を持たない。この表中に報告さ
れた実験に関する強さの改善のレベルは表Xに関するも
のよりも小さいが、これは、実験的な装置中で違う時間
にそして違うソースからの供給ポリマーに関して射出成
形実験を実施する際には典型的なことである。フレーク
供給物中に存在するかまたは溶融ブレンド中に存在する
かのどちらかの水分によって引き起こされる正にポリエ
ステルフレーク成分の幾らかの劣化が、典型的にはより
低い強さの値を導くのであろう。それにも拘わらず、50
0J/mよりも大きな衝撃強さが、すべての補助剤を含む成
形された物品によって達成可能である。
実施例25及び26のすべての実験において、経験から、
曲げバーのポリエステル樹脂中のコポリマーエラストマ
ーの数平均粒径は、実質的に増加する強さをもたらす補
助剤が使用された時には1ミクロン未満であったことが
分かる。スクリュー背圧が僅かに約0.3MPaである時に得
られた強さの改善は、これらの剪断条件下においてさえ
これが本当であることを示す。
本発明の多くの幅広く異なる実施態様を本発明の精神
及び範囲から逸脱すること無く作ることができるので、
本発明は、添付の請求の範囲中で規定される以外には本
発明の特定の実施態様に限定されないことが理解される
ものとする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 623,581 (32)優先日 平成2年12月7日(1990.12.7) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 655,485 (32)優先日 平成3年2月14日(1991.2.14) (33)優先権主張国 米国(US) (72)発明者 スブラマニアン,パラセリ・マナツカル アメリカ合衆国デラウエア州19707ホツ ケシン・キヤメロンドライブ110 (72)発明者 サクストン,ロナルド・ルーサー アメリカ合衆国ペンシルベニア州19390 ウエストグローブ・チヤサムロード 374 (56)参考文献 特開 昭51−143061(JP,A) 特開 平2−63538(JP,A) 特開 昭52−29855(JP,A) 特開 昭61−205113(JP,A) 特開 平1−171923(JP,A) 米国特許4908169(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 45/00 - 45/84 B29C 49/00 - 49/80

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】a)第一熱可塑性樹脂の粒子を、該第一樹
    脂と非相溶性である第二熱可塑性樹脂の粒子と組み合わ
    せること(ここでこの非相溶性は、第一及び第二樹脂の
    溶解パラメーターの間の少なくとも2(J/cm31/2の差
    によって特徴づけられ、該粒子は少なくとも2mmの少な
    くとも一つの寸法を有し、そして該第一樹脂はより多い
    割合で存在しそして該第二樹脂はより少ない割合で存在
    する)、 b)この粒子の組み合わせ物をそれらを一緒に混合しな
    がら溶融すること、 c)生成した溶融物をその中の樹脂を劣化させること無
    く少なくとも300sec-1の剪断速度で周期的に剪断して第
    二樹脂の溶融物を第一樹脂の溶融物内に分散させること
    (ここでこの周期的な剪断ステップの剪断速度及び剪断
    時間は、生成した溶融物から製造される物品中の第二樹
    脂の約1ミクロン未満の数平均粒径をもたらすのに効果
    的である)、 d)ある量の生成した剪断された溶融物を射出成形する
    か押出吹込成形して予め決められた形に成形すること及
    びその結果として該組み合わせられた粒子から直接製造
    される該予め決められた形の該物品を得ること を有して成る、非相溶性樹脂からの物品の直接製造のた
    めの方法。
  2. 【請求項2】a)第一熱可塑性樹脂の粒子を成形機械中
    に供給すること、 b)該機械への第一樹脂の供給と同時に第二熱可塑性樹
    脂の粒子を該機械に供給すること(ここで該第二樹脂は
    第一樹脂と非相溶性であり、この非相溶性は、第一及び
    第二樹脂の溶解パラメーターの間の少なくとも2(J/cm
    31/2の差によって特徴づけられ、樹脂の該粒子は少な
    くとも2mmである少なくとも一つの寸法を有し、そして
    該粒子のより多い割合は該第一樹脂のものでありそして
    該粒子のより少ない割合は該第二樹脂のものである)、 c)生成した粒子の組み分わせ物を該機械内でそれらを
    一緒に混合しながら溶解すること、 d)該機械内の生成した溶融物を少なくとも300sec-1
    剪断速度で剪断して第二樹脂の溶融物を第一樹脂の溶融
    物内に分散させること(ここで溶融及び剪断ステップ
    は、機械への樹脂供給に作用するバレル内の可塑化スク
    リューの周期的回転によって得られる)、並びに e)(I)該スクリューの回転によってある量の生成し
    た剪断された溶融物を強制的に予め決められた形に成形
    すること(ここで該スクリューの回転の間の生成した溶
    融物の剪断の量は、第二樹脂を第一樹脂内に細かく分散
    させるのに効果的である)か、または(II)(i)バレ
    ル内のスクリューの後退を遅延させて、該第一及び第二
    樹脂を劣化させること無く剪断時間を引き延ばす(ここ
    で剪断及び引き延ばされた剪断時間の組み合わせは、第
    二樹脂を第一樹脂内に細かく分散させるのに効果的であ
    る)、(ii)バレルの前方端を充填する剪断された溶融
    物に対して可塑化スクリューを押し込んで溶融物を機械
    の型の中に射出する(ここでスクリューの周期的回転に
    よって供給される細かい分散液は、剪断された溶融物か
    ら製造される物品中の該第二樹脂の約1ミクロン未満で
    ある数平均粒径によって特徴づけられる)、剪断された
    溶融された樹脂でバレルの前方端を充填するためにバレ
    ル内のスクリューの後退の間に該スクリューの回転が起
    きることのどちらか、並びに f)その結果として直接製造された物品を得ること を有して成る、非相溶性熱可塑性樹脂からの物品の直接
    製造のための方法。
  3. 【請求項3】該剪断時間が全成形サイクル時間の少なく
    とも15%である請求の範囲2記載の方法。
  4. 【請求項4】スクリューの後退の遅延が該スクリューに
    少なくとも1.5MPaの背圧を付与することによって達成さ
    れる、請求の範囲2記載の方法。
  5. 【請求項5】(a)ポリエステル及びポリアミド樹脂か
    ら成る群から選ばれた第一熱可塑性樹脂の粒子を、エラ
    ストマーでありそして該第一樹脂と非相溶性である第二
    熱可塑性樹脂の粒子と組み合わせること(ここで該粒子
    は少なくとも2mmの少なくとも一つの寸法を有し、そし
    て該第一樹脂はより多い割合で存在しそして該第二樹脂
    はより少ない割合で存在する)、 (b)この粒子の組み合わせ物をそれらを一緒に混合し
    ながら溶融すること、 (c)生成した溶融物を少なくとも300sec-1の剪断速度
    で周期的に剪断して第二樹脂の溶融物を第一樹脂の溶融
    物内に分散させること(ここでこの周期的な剪断ステッ
    プの剪断速度及び剪断時間は、生成した溶融物から製造
    される物品中の第二樹脂の約1ミクロン未満の数平均粒
    径をもたらすのに効果的である)、 (d)生成した剪断された溶融物を射出成形または押出
    吹込成形し予め決められた形に成形すること及びその結
    果として該溶融物から直接製造される該予め決められた
    形の該物品を得ること を有して成る、非相溶性樹脂からの物品の直接製造のた
    めの方法。
  6. 【請求項6】エラストマーがエチレンコポリマー、スチ
    レンコポリマー及びブロックコポリエーテルエステルか
    ら成る群から選ばれる、請求の範囲5記載の方法。
  7. 【請求項7】該物品の衝撃強度が少なくとも300J/mであ
    る請求の範囲5記載の方法。
  8. 【請求項8】該樹脂がリサイクルポリエステル樹脂フレ
    ームである、請求の範囲5記載の方法。
  9. 【請求項9】該剪断速度が少なくとも約900sec-1である
    請求の範囲8記載の方法。
  10. 【請求項10】該フレーク及び該エラストマーの割合が
    それぞれ約80〜90重量%及び10〜20重量%である、請求
    の範囲8記載の方法。
  11. 【請求項11】(a)ポリエステル樹脂の粒子を、エチ
    レン/エポキシドコポリマーエラストマーの粒子と組み
    合わせること(ここで該粒子は少なくとも2mmの少なく
    とも一つの寸法を有する)、 (b)この粒子の組み合わせ物をそれらを一緒に混合し
    ながら溶融すること、 (c)生成した溶融物を少なくとも300sec-1の剪断速度
    で周期的に剪断して該コポリマーエラストマーの溶融物
    を該ポリエステル樹脂の溶融物内に細かく分散させるこ
    と(ここで該剪断は、該物品の強化のために該溶融物中
    に導入した有効量の補助在の存在下で行なう)、および (d)ある量の生成した剪断された溶融物を射出成形ま
    たは押出吹込成形し予め決められた形に成形すること及
    びその結果として該組み合わせられた粒子から直接製造
    される該予め決められた形の該実質的に強化された物品
    を得ること を有して成る、より多い割合のポリエステル樹脂および
    より少ない割合のエチレン/エポキシドコポリマーエラ
    ストマーからの物品(ここで該コポリマーエラストマー
    は該物品中で該ポリエステル樹脂と組み合わせて該物品
    の実質的な強化を提供する)の直接製造のための方法。
  12. 【請求項12】該ポリエステル樹脂がリサイクルフレー
    クである、請求の範囲11記載の方法。
  13. 【請求項13】該コポリマーエラストマーの該エポキシ
    ドがグリシジル(メタ)アクリレートとして存在する請
    求の範囲11記載の方法。
JP51531591A 1990-08-27 1991-08-15 直接製造 Expired - Lifetime JP3220141B2 (ja)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US57554790A 1990-08-27 1990-08-27
US57554590A 1990-08-27 1990-08-27
US575,547 1990-08-27
US575,545 1990-08-27
US62358190A 1990-12-07 1990-12-07
US623,581 1990-12-07
US07/655,485 US5130076A (en) 1990-08-27 1991-02-14 Direct fabrication
US655,485 1991-02-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06500508A JPH06500508A (ja) 1994-01-20
JP3220141B2 true JP3220141B2 (ja) 2001-10-22

Family

ID=27504914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP51531591A Expired - Lifetime JP3220141B2 (ja) 1990-08-27 1991-08-15 直接製造

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP0546085A4 (ja)
JP (1) JP3220141B2 (ja)
KR (1) KR930701281A (ja)
AU (1) AU647527B2 (ja)
BR (1) BR9106791A (ja)
CA (1) CA2089267C (ja)
NZ (1) NZ239519A (ja)
WO (1) WO1992003274A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4182702B2 (ja) * 2002-07-30 2008-11-19 日産自動車株式会社 リサイクル樹脂製品の製造方法及び自動車用樹脂部品
US8722761B2 (en) 2008-04-30 2014-05-13 E I Du Pont De Nemours And Company Plastic surfaces having improved surface characteristics
ES2393595T3 (es) * 2008-04-30 2012-12-26 E. I. Du Pont De Nemours And Company Superficies de plástico con características de superficie mejoradas
DE102011101852A1 (de) * 2011-05-18 2012-11-22 Reifenhäuser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik Plastifiziereinrichtung für Kunststoffe
GB201520430D0 (en) * 2015-11-19 2016-01-06 Petainer Large Container Ip Ltd Processes and products relating to injection stretch blow moulding
RU169414U1 (ru) * 2016-03-21 2017-03-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" Экструдер для переработки строительных и полимерных материалов
CN106671389A (zh) * 2016-12-02 2017-05-17 余国庆 一种用于多种橡胶回收的塑化机螺杆
DE102016015310A1 (de) * 2016-12-22 2018-06-28 Wittmann Battenfeld Gmbh Plastifiziereinheit einer Kunststoffverarbeitungsmaschine

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2607077A (en) * 1951-06-28 1952-08-19 Dow Chemical Co Mixing torpedo for plastics extruders
US4174358A (en) * 1975-05-23 1979-11-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Tough thermoplastic nylon compositions
US4172859A (en) * 1975-05-23 1979-10-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Tough thermoplastic polyester compositions
US5026512A (en) * 1975-08-30 1991-06-25 Chang Shao C Method for manufacturing molded products of thermoplastic and inorganic materials
CH587115A5 (ja) * 1975-10-07 1977-04-29 Vymil Finanz & Verwaltungs
JPS5734936A (en) * 1980-08-12 1982-02-25 Mitsubishi Petrochem Co Ltd Screw for kneading thermoplastic resin
US4784819A (en) * 1982-03-19 1988-11-15 Fedders Machine & Tool Co., Inc. Method of injection molding of plastic parts utilizing an accumlator chamber and valve chamber between the plasticizer and mold
JPS58207936A (ja) * 1982-05-28 1983-12-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高混練成形機
US4770837A (en) * 1985-01-24 1988-09-13 Mobil Oil Corporation Method for making articles from polymer blends
JPS6211612A (ja) * 1985-07-10 1987-01-20 Toshiba Mach Co Ltd 射出成形用高混練スクリュ
US4908169A (en) * 1986-11-12 1990-03-13 Galic George J Method for plasticating using reciprocating-screw having a melt channel and solids channels
US4826897A (en) * 1986-12-30 1989-05-02 E. I. Dupont De Nemours And Company Process for reclaiming polyethylene terephalate scrap contaminated with chlorine-containing polymer
DD276593A3 (de) * 1988-04-21 1990-03-07 Schwerin Plastmaschinen Plastizierschnecke und mischvorrichtung zur direktverarbeitung und -einfaerbung von kunststoff-regeneratgemischen und kunststoff-primaermaterialien auf spritzgiessmaschinen
NL8801156A (nl) * 1988-05-03 1989-12-01 Univ Twente Menginrichting met distributiemengwerking, voor een extruder, een spuitgietmachine en dergelijke.

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06500508A (ja) 1994-01-20
KR930701281A (ko) 1993-06-11
CA2089267C (en) 2002-01-29
EP0546085A1 (en) 1993-06-16
AU647527B2 (en) 1994-03-24
WO1992003274A1 (en) 1992-03-05
AU8539691A (en) 1992-03-17
BR9106791A (pt) 1993-06-15
CA2089267A1 (en) 1992-02-28
EP0546085A4 (en) 1993-09-15
NZ239519A (en) 1992-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5130076A (en) Direct fabrication
US5683817A (en) Polyamide composition and method of producing goods
US6849215B2 (en) Reconstituted polymeric materials derived from post-consumer waste, industrial scrap and virgin resins made by solid state shear pulverization
US6797216B2 (en) Processes of mixing, compatibilizing, and/or recycling blends of polymer materials through solid state shear pulverization, and products by such processes
US6818173B1 (en) Polymeric blends formed by solid state shear pulverization and having improved melt flow properties
US20200199324A1 (en) Reconstituted composite materials derived from waste made by solid state pulverization
JP3220141B2 (ja) 直接製造
US5114658A (en) One step preparation and fabrication of partially grafted flexible thermoplastic compositions
CN101153111A (zh) 一种聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料及其制备方法
EP0675795B1 (en) Polyamide composition and method of producing goods
CN114957978B (zh) 一种通过团粒机回收再利用渔网丝尼龙6的方法及再生渔网丝尼龙6
CN102212258A (zh) 一种用聚乳酸余料或废料制得的改性聚乳酸母粒及其应用
CN113412179A (zh) 热塑性树脂组合物的成型机和制造方法以及复合树脂组合物成型品的制造方法、注塑成型品
CN113214626A (zh) 用于重复成型的尾翼用吹塑pc/abs合金及制备方法
CN112679970A (zh) 一种环保可降解塑料袋及其加工工艺
Robinson Blends of Poly (ethylene terephthlate) with bisphenol-A polycarbonate
WO2005026244A1 (en) Process for mechanical recycling of composite polymeric material
CN117866427A (zh) 一种高强度、高模量的长玻纤增强聚酰胺复合材料的制备方法
Bank et al. Melt Processing of Syndiotactic Polystyrene
Aharoni Physics of Injection-moldable PET
JP2006022254A (ja) 成形用樹脂材料
JP2000318015A (ja) 回収ペットボトル粉砕物及びペット樹脂を原料とするペットパイプの押出成形法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070810

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080810

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080810

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090810

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090810

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110810

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120810

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120810

Year of fee payment: 11