JP3678835B2

JP3678835B2 - 熱可塑性樹脂成形方法

Info

Publication number: JP3678835B2
Application number: JP06521996A
Authority: JP
Inventors: 健一工藤
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2016-02-28
Also published as: JPH09234780A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂を、ダイを用いて、例えば線状、棒状、シート状又は板状等の形態に押し出す、熱可塑性樹脂の押し出し成形方法に関する。更に詳しくは、押し出し成形に伴ってダイの吐出口近傍に徐々に付着堆積する、所謂メヤニと称される加熱変色した物質の発生防止を図った成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイの吐出口近傍に付着堆積したメヤニが成形品中に混入すると不良品発生の原因となる。このため、一定時間の運転毎に運転を止めてメヤニの除去を行っているが、これが頻繁になると製造効率が低下する問題がある。そこで、このメヤニの付着堆積を抑制するために、従来次のような提案がなされている。
【０００３】
ダイの材質面からの改良としては、例えば特開平５−７７３０５号公報に示されるように、ダイの材質として窒化珪素を主体とするセラミックを使用することが提案されている。
【０００４】
ダイの構造面からの改良としては、例えば特開平５−２５３９９７号公報に示されるように、ダイの吐出口を、半頂角が４〜２０度のテーパ状とすること、特開平５−７７３０６号公報に示されるように、ノズルの先端をダイフェースより突出させることが提案されている。
【０００５】
更にダイ内面の表面粗さからの改良として、特開平４−２３５０１５号公報及び特開平５−２２０８１１号公報に示されるように、中心線平均粗さＲａや最大高さＲmax をできるだけ小さくすることが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の改良は、確かにメヤニの付着堆積を軽減できるものではあるが、この軽減は実用上十分といえるまでには至っていない。具体的には、メヤニの拭き取りが必要となるまでの運転期間をある程度延ばすことは可能であるが、実用上、この期間を更に延ばすことが望まれている。
【０００７】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、メヤニの拭き取りを行うことなく継続運転が可能な期間を更に延ばすことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このために本発明では、吐出口近傍の表面粗さが、最大高さＲｍａｘが０．１μｍ以上５μｍ以下であり、基準長さＬの範囲内において、平均線から山頂までの垂直距離と、当該山頂と隣り合う谷底から平均線までの垂直距離との一方又は両者が０．０５μｍ以上である山頂の数が５以上３００以下であるダイを用いる熱可塑性樹脂成形方法としているものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、ダイの吐出口近傍の表面粗さからの改良を図るものであるが、従来のダイの表面粗さからの改良が、できるだけ滑らかな表面とする方向で考えられているのに対し、ある程度の粗さが必要であることを見出した点に大きな特徴を有するものである。即ち、本発明は、吐出口近傍において、▲１▼最大高さＲmax が０．１μｍ以上５μｍ以下であることと同時に、▲２▼基準長さＬにおける所定の山頂の数が５以上３００以下のダイを用いた時にメヤニの付着堆積量が最小になることを見出した点に特徴を有するものである。
【００１０】
最大高さＲmax とは、ＪＩＳ・Ｂ・０６０１で定義されている値で、断面曲線から基準長さＬだけ抜き取った部分（抜き取り部分という）の平均線に平行な２直線で抜き取り部分を挟んだ時、この２直線の間隔を断面曲線の縦倍率の方向に測定して、この値をマイクロメートル（μｍ）で表したものである。また、基準長さＬは、ＪＩＳ・Ｂ・０６０１に定めらた標準値をいい、最大高さＲmax が０．８μｍ以下の場合の基準長さＬは０．２５ｍｍ、最大高さＲmax が０．８μｍを超え６．３μｍ以下の場合の基準長さＬは０．８ｍｍである。
【００１１】
上記最大高さＲmax は、０．１μｍ以上５μｍ以下であることが必要である。最大高さＲmax が０．１μｍ未満となっても５μｍを超えても、メヤニの発生量が増大する。最大高さＲmax が５μｍを超えた場合、押し出される溶融した熱可塑性樹脂とダイの吐出近傍の表面との間の抵抗が増加して、メヤニの発生につながる樹脂の残留を生じやすくなるためと考えられる。また、最大高さＲmax が０．１μｍ未満になった場合、一見メヤニの発生抑制によい結果が得られそうに思えるが、押し出される溶融した熱可塑性樹脂とダイの吐出口近傍の表面の接触面積が増大することによって、やはりメヤニの発生につながる樹脂の残留を生じやすくなると考えられる。
【００１２】
本発明における山頂の数とは、前記基準長さＬの範囲内において、平均線から山頂までの垂直距離と、当該山頂と隣り合う谷底から平均線までの垂直距離の一方又は両者が０．０５μｍ以上である山頂の数である。本発明では、この山頂の数が５以上３００以下であることが必要で、１０以上２００以下であることが好ましい。特に、この山頂の数の好ましい範囲は、前記最大高さＲmax の値とも関係するもので、最大高さＲmax が０．１μｍ以上３μｍ以下の場合には５０〜２００であることが好ましく、最大高さＲmax が３μｍを超えて５μｍ以下の場合には１０〜１２０であることが好ましい。このような山頂の数がメヤニの発生、堆積抑制に影響する理由は必ずしも明確ではないが、山頂の数が少なくなって表面が平滑過ぎると、溶融した熱可塑性樹脂とダイの吐出口近傍の表面との接触面積が大きくなり、メヤニ成分が滞留しやすくなり、また、山頂の数が多くなり過ぎても、溶融した熱可塑性樹脂とダイの吐出口近傍の表面における山頂付近での接触面積が大きくなり、やはりメヤニ成分が滞留しやすくなるためと考えられる。
【００１３】
上記山頂、谷底、平均線は、いずれもＪＩＳ・Ｂ・０６０１に定義されている内容を指すものである。山頂の数は、ＪＩＳにこのような定義がおかれているものではないが、本発明は、この山頂の数を判断基準に加えることで、表面の形状をより詳細に把握できるようにし、メヤニ発生、堆積の抑制に有効なダイ吐出口近傍の詳細な表面形状を明確にした点に大きな特徴を有するものである。
【００１４】
本発明では、最大高さＲmax と山頂の数を上述のように調整したものであれば、金属マトリックス中にセラミック材料微粒子を共析させた皮膜が押し出し口の内面に形成されている押し出し成形用のダイを用いてもよい。この場合、この皮膜の表面における最大高さはＲmax は４μｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明でいう熱可塑性樹脂とは、スチレン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、オレフィン系樹脂があり、特にスチレン系樹脂とポリフェニレンエーテル系樹脂が好ましい。スチレン系樹脂にはポリスチレン（合成ゴムが添加されたハイインパクトポリスチレンも含む）、スチレンーアクリロニトリル共重合体、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合体があり、その他スチレンとエチレン性不飽和単量体との共重合体にも有効である。ポリフェニレンエーテル系樹脂では、特に変性ポリフェニレンエーテルが好ましい。
【００１６】
本発明で用いるエチレン性不飽和単量体とは、下式に示すものである。
【００１７】
ＲーＣＨ＝ＣＨ₂
（上記式中、Ｒは炭素数１〜２５のアルキル基、フェニル基、アリル基、エステルを示す。）
具体例としては、スチレン、αーメチルスチレン、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、ブチルアクリレート、メチルアクリレート、メチルメタアクリレート、２ーエチルヘキシルアクリレート、アクリル酸、メタアクリル酸、エチルメタアクリレート、ブチルメタアクリレート、イソブチルメタアクリレート、２ーエチルヘキシルメタアクリレート、ラウリルメタアクリレート、トリデシルメタアクリレート、ステアリルメタアクリレート、シクロヘキシルメタアクリレート、ベンジルメタアクリレート、２ーヒドロキシエチルメタアクリレート、２ーヒドロキシプロピルメタアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタアクリレート、グリシジルメタアクリレート、テトラヒドロフルフリルメタアクリレート、エチレングリコールジメタアクリレート、トリエチレングリコールジメタアクリレート、テトラエチレングリコールジメタアクリレート、１，３ーブチレングリコールジメタアクリレート、トリメチロールプロパントリメタアクリレート等が挙げられる。
【００１８】
本発明でいうダイとは、押出機、混練機、成形機の溶融した熱可塑性樹脂が吐出される部分のことで、吐出口から５０ｃｍ以内の部分のことである。
【００１９】
本発明でいう吐出口近傍とは、吐出側の口の円周及びこの円周から５０ｍｍ以内のことである。
【００２０】
本発明でいう表面粗さの測定は、非常に微細なダイヤモンド針を測定対象表面に接触させて一定速度で移動させ、その際に対象表面の凹凸によりダイヤモンド針が上下する大きさを電気的に拡大し記録し、ＪＩＳで定められた表面粗さの定義を使用し、データ処理機で自動計算することで行うことができる。具体的には、表面粗さ測定器（サーフコーダ：小坂研究所製の型式「ＳＥ−３３００」）を使用して測定することができる。
【００２１】
前述の適切な範囲の最大高さＲmax と山頂の数を有するダイを得る方法としては、例えば油と砥石を混合したペーストで対象表面を擦って仕上げたり、対象表面に非常に高い高周波熱エネルギーを非常に小さいスポットで照射し、小さいクレータ状のものを形成する方法が挙げられる。
【００２２】
これに反して、直径０．０１ｍｍ程度の球状ガラスビーズを高速空気流で対象表面に吹き付けて表面に凹球状形状を形成したり、ディスク状のフェルトに酸化クロムの微粉末を油で混合した液を塗布し、フェルト回転面に仕上げ対象表面を押し当てて研磨するバフ仕上げの方法では、前述の適切な範囲のＲmax と山頂の数を得にくい。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【００２４】
実施例１
押出機を用い、ＧＰＰＳ（ゼネラルパーパスポリスチレン）のストランド（線材を、ダイ温度２２０℃、引き取り速度０．５ｍ／秒で成形した。ダイの吐出口径６ｍｍ、吐出口数１６０で、表面粗さ測定器（サーフコーダ）で測定した吐出口出口近傍の表面粗さが、最大高さＲmax ＝１．８μｍである図１及び図２のようなダイを使用し、メヤニ発生量を測定した。結果を表１に示す。
【００２５】
実施例２〜８及び比較例１〜８
表１に示す熱可塑性樹脂と、表１に示す最大高さＲmax 及び基準長さＬ当たりの山頂の数を有するダイとを用いて、実施例１と同様にメヤニ発生量を測定した。結果をまとめて表１に示す。
【００２６】
表１の結果から明らかのように、基準長さＬ当たりの山頂の数が５以上３００以下であるとメヤニの発生量が抑制でき、製品中への混入を防止できる。これに反して、基準長さＬ当たりの山頂の数が３００を超えるもの及び５未満のものは、メヤニ発生量が１０倍以上となり、製品中への混入を避けるため、頻繁に運転を止めて洗浄する必要があった。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、メヤニ混入防止のための洗浄作業のための工程の停止頻度を極めて少ないものにでき、長期間に亙る連続運転による生産性の大幅な向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例及び比較例で用いたダイの正面図（吐出側）である。
【図２】実施例及び比較例で用いたダイの断面図である。

Claims

吐出口近傍の表面粗さが、最大高さＲｍａｘが０．１μｍ以上５μｍ以下であり、かつ基準長さＬの範囲内において、平均線から山頂までの垂直距離と、当該山頂と隣り合う谷底から平均線までの垂直距離との一方又は両者が０．０５μｍ以上である山頂の数が５以上３００以下のダイを用いることを特徴とする熱可塑性樹脂成形方法。
最大高さＲｍａｘが０．１μｍ以上３μｍ以下であり、かつ山頂の数が５０以上２００以下のダイであることを特徴とする請求項１の熱可塑性樹脂成形方法。
最大高さＲｍａｘが３μｍを超え５μｍ以下であり、かつ山頂の数が１０以上１２０以下のダイであることを特徴とする請求項１の熱可塑性樹脂成形方法。