JP3320599B2 - カーボンマスターバッチの製造方法 - Google Patents

カーボンマスターバッチの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二軸混練押出機に
樹脂材料と粉末カーボン原料を供給して混練分散し、カ
ーボンマスターバッチを製造する方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】 従来、カーボンマスターバッチの製造
装置として、インテンシブミキサが使用されていたが、
バッチ式であるため操作性などに問題があり、その後、
図2に示すような、連続式の二軸混練機21と単軸押出
機23とを組み合せた二段方式の製造装置が使用される
ようになった。この二軸混練機21は高速回転するミキ
サ型のロータを有するものである。同図に示すように、
樹脂材料Aと粉末カーボン原料Bは、それぞれ供給フィ
ーダ6,7を介して二軸混練機21のホッパ−22に供
給され、前記ミキサ型のロータにより混練分散され、連
続的に単軸押出機23に供給されてカーボンマスターバ
ッチが製造される。しかしながら、この製造装置は設備
コストなどに問題があり、最近では、図3に示すよう
な、二軸混練押出機1を有する製造装置が使用されてい
る。この二軸混練押出機1は、2本の同方向回転、噛合
い型スクリュを有しており、このスクリュは混練機能を
果たすニーディングデイスクと押出機能を果たす通常の
スクリュなどが組み合わされて構成されている。同図に
示すように、樹脂材料Aは供給フィーダ6を介してホッ
パ−2に供給され、粉末カーボン原料Bは、前記樹脂材
料Aが可塑化後、供給フィーダ8とサイドフィーダ3を
介して、シリンダの1箇所から全量が供給され、前記ス
クリュにより混練分散されてカーボンマスターバッチが
製造される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】樹脂材料が低粘度樹脂
材料の場合、従来の技術で述べたカーボンマスターバッ
チの製造装置、特に、二軸混練押出機を使用する製造装
置では、低粘度樹脂材料の可塑化後にカーボンマスター
バッチ原料が一括して供給されるので、低粘度樹脂材料
とカーボンマスターバッチ原料の粘度差が大きく、混練
分散が不十分となり、良品質のカーボンマスターバッチ
を製造することが困難であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明では、二軸混練押
出機において樹脂材料に粉末カーボン原料を供給して混
練分散する際、樹脂材料の可塑化前に粉末カーボン原料
の一部を供給して溶融粘度を上げ、可塑化後に供給され
る残部の粉末カーボン原料との混練性を容易にして、良
品質のカーボンマスターバッチの製造を可能としてい
る。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明によるカーボンマスターバ
ッチの製造方法では、二軸混練押出機に低粘度樹脂材料
を供給し、該材料の可塑化前に粉末カーボン原料の一部
を供給し、可塑化後に粉末カーボン原料の残部を供給し
て混練分散するものである。このように低粘度樹脂材料
の可塑化前に粉末カーボン原料の一部を供給すると、粘
度比が1に近い状態で混練分散されると共に低粘度樹脂
材料の単体より溶融粘度が上がり、可塑化後に供給され
る残部の粉末カーボン原料との粘度比も1に近い状態で
混練分散されるので良品質のカーボンマスターバッチが
製造される。なお、低粘度樹脂材料としては、低密度ポ
リエチレン(LDPE)、ポリスチレン(PS)、ポリ
エチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド6(P
A−6)、ポリアミド66(PA−66)、エチレンビ
ニールアルコール(EVA)、ポリフェニルサルフォン
(PPS)などが使用されている。
【0006】上記カーボンマスターバッチの製造方法
は、低粘度樹脂材料に粉末カーボン原料を10〜60w
t%供給するときに適しており、粉末カーボン原料を4
5wt%以上供給する場合には、粉末カーボン原料の残
部をさらにシリンダの数箇所から分割して供給すること
が望ましい。分割しないで1箇所から供給すると、粉末
カーボン原料が分散不良となり、ベント部からショート
パスして、運転が困難となることがある。また、可塑化
前と可塑化後における粉末カーボン原料の供給割合は、
低粘度樹脂材料の溶融粘度の変化によって定められる。
【0007】
【実施例】実施例について図面を参照して説明する。
【0008】図1において、二軸混練押出機1は、2本
の同方向回転、噛合い型スクリュを内臓しており、この
スクリュは混練機能を果たすニーディングデイスクと押
出機能を果たす通常のスクリュなどが組み合わされて構
成されている。
【0009】低粘度樹脂材料Aと粉末カーボン原料Bの
一部は、それぞれ供給フィーダ6,7を介して前記二軸
混練押出機1のホッパ−2からシリンダに供給され、粉
末カーボン原料Bの残部は前記樹脂材料Aが可塑化後、
供給フィーダ8とサイドフィーダ3を介して二軸混練押
出機1のシリンダに供給される。このシリンダ内で低粘
度樹脂材料Aと粉末カーボン原料Bは前記スクリュによ
り混練分散され、シリンダの下流部に設けられた大気解
放ベント4および真空ベント5で脱気されて、前記押出
機1の先端に設けられたダイス9から紐状に押し出され
る。この紐状物は水槽10で冷却された後、切断装置1
1でペレット状に切断されてカーボンマスターバッチが
製造される。
【0010】低粘度樹脂材料Aに粉末カーボン原料Bを
45wt%以上供給して、高濃度のカーボンマスターバ
ッチを製造する場合は、粉末カーボン原料Bの残部をさ
らに分割してシリンダの軸方向の数箇所からサイドフィ
ーダ3を介して供給することにより安定した運転が可能
となる。 (実施例)次に、カーボンマスターバッチの製造例につ
いて述べる。本製造例には、下記二軸混練押出機および
原料を使用した。下記結果(表1)に示すように、粉末
カーボン原料Aである生カーボンを、ホッパー2とサイ
ドフィーダ3から所定の割合で分割して供給することに
より、分散の優れた良質のカーボンマスターバッチが得
られた。また本製造例では、シリンダに生カーボン供給
用のサイドフィーダ3を一台設けたが、生カーボンが4
5wt%以上になると、2台以上設けることが望ましい
ことが判明した。 (a)二軸混練押出機 日本製鋼所製二軸混練押出機(型式TEX65αー42
AW−2V) スクリュ: 型式:同方向回転、噛合型 径 :69mm L/D:42 シリンダ: 加熱:アルミ鋳込ヒータ 冷却:ドリルジャケットによる水冷 ベント:2段(1段目ー大気解放、2段目ー真空) (b)原料 低粘度樹脂材料:60wt% 種類:LDPEペレット MI:50 粉末カーボン原料:40wt% 種類:生カーボン (C)結果 表1に示す。
【0011】
【表1】 備考:No.4のテストでは、粉末カーボン原料のホッパへの供給にネックが 生じた。
【0012】
【発明の効果】本発明では、樹脂材料の可塑化前と可塑
化後に粉末カーボン原料を分割して供給するので、粉末
カーボン原料の分散レベルが向上し、高濃度のカーボン
マスターバッチを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による二軸混練押出機を使用したカーボ
ンマスターバッチ製造装置を示す全体構成図である。
【図2】従来の二軸混練機と単軸押出機とを組み合せた
二段方式のカーボンマスターバッチ製造装置を示す全体
構成図である。
【図3】従来の二軸混練押出機を使用したカーボンマス
ターバッチ製造装置を示す全体構成図である。
【符号の説明】
1 二軸混練押出機 2 ホッパー 3 サイドフィーダ 4 大気解放ベント 5 真空ベント 6、7、8 供給フィーダ 9 ダイス 10 水槽 11 切断装置 A 低粘度樹脂材料(樹脂材料) B 粉末カーボン原料

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二軸混練押出機(1)に樹脂材料(A)
    を供給し、該材料(A)の可塑化前に粉末カーボン原料
    (B)の一部を供給し、可塑化後に粉末カーボン原料
    (B)の残部を供給して混練分散することを特徴とする
    カーボンマスターバッチの製造方法。
  2. 【請求項2】 樹脂材料(A)に粉末カーボン原料
    (B)を10〜60wt%供給することを特徴とする請
    求項1記載のカーボンマスターバッチの製造方法。
  3. 【請求項3】 粉末カーボン原料(B)の残部を分割し
    て供給することを特徴とする請求項1または2記載のカ
    ーボンマスターバッチの製造方法。
  4. 【請求項4】 可塑化前と可塑化後における粉末カーボ
    ン原料(B)の供給割合は、樹脂材料(A)の溶融粘度
    によって定められることを特徴とする請求項1、2また
    は3記載のカーボンマスターバッチの製造方法。
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