JP3696348B2 - 低含有量カーボングレード樹脂のコンパウンド造粒方法 - Google Patents
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Description
本発明は、押出機による低含有量カーボングレード樹脂のコンパウンド造粒方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ベースポリマーにカーボンが通常2〜3wt%含まれる低含有量カーボングレード樹脂は、パイプやフイルムなどの製品を製造する際に使用されている。
【0003】
従来、単軸または2軸押出機のホッパーより直接生カーボン2〜3wt%比率のものを混合混入し、ニーダにより混練後、押出機により溶融混練しても、混練分散において品質が十分でなかった。従って、低含有量カーボングレード樹脂の造粒装置としては、図2〜図4に示す2工程の溶融混練工程を取らざるを得なかった。
【0004】
図2〜図4を参照して、従来の装置の構成とその動作を説明する。
(従来例1)−図2参照のこと。
▲1▼ ベースポリマーaと生カーボン(40wt%)bをバッチ式ニーダ11に供給して、カーボン含有溶融物(40wt%)dを製造し、
▲2▼ 得られた溶融物dを単軸押出機12に供給して、カーボン含有マスターバッチ造粒品(40wt%)eを製造し、
▲3▼ 得られたマスターバッチ造粒品eとベースポリマーaを次工程の単軸押出機(または二軸混練押出機)13にホッパー15より供給して、カーボン含有造粒品(2〜3wt%)cを製造する。
(従来例2)−図3参照のこと。
▲1▼〜▲2▼は、従来例1の▲1▼〜▲2▼と同じ
▲3▼ 得られたマスターバッチ造粒品eとベースポリマーaを次工程のバッチ式ニーダ11に供給して、カーボン含有溶融物(2〜3wt%)fを製造し、
▲4▼ 得られた溶融物fを単軸押出機12に供給して、カーボン含有造粒品(2〜3wt%)cを製造する。
(従来例3)−図4参照のこと。
▲1▼ ベースポリマーaを二軸混練押出機14にホッパー15より、また、生カーボン(40wt%)bを該押出機14の途中よりサイドフィーダ16より供給して、カーボン含有マスターバッチ造粒品(40wt%)eを製造し、
▲2▼ 得られたマスターバッチ造粒品eとベースポリマーaを次工程の単軸押出機(または二軸混練押出機)13にホッパー15より供給して、カーボン含有造粒品(2〜3wt%)cを製造する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
1台の押出機で低含有量カーボンを混練し分散を良くするには、スクリュー形状からして低含有量比率では限界がある。従って、上記従来例1〜3に示す造粒装置にならざるを得なかった。
【0006】
従って、上記従来例1〜3の低含有量カーボングレード樹脂のコンパウンド造粒装置では、バッチ式ニーダ(単軸押出機との組み合せ)あるいは二軸混練押出機を使用してカーボン含有マスターバッチ造粒品(40wt%)を製造した後、得られたマスターバッチ造粒品とベースポリマーを、別系列のバッチ式ニーダ(単軸押出機との組み合せ)または単軸もしくは二軸混練押出機を使用して混練して希釈し、カーボン含有造粒品(2〜3wt%)を製造している。そのため、2系列の装置と大きな建屋が必要となり、設備コスト、作業コストひいては生産コストが大となるという問題点があった。
【0007】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、1台の二軸混練押出機にてベースポリマーと生カーボンの投入比率を変えることにより、生産コストを最小限とした低含有量カーボングレード樹脂のコンパウンド造粒方法を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を次のようにして解決した。すなわち、ベースポリマーと生カーボンとの合計が100wt%となるように、ペレット状のベースポリマーの一部5〜30wt%を供給して可塑化後、生カーボン1〜10wt%を供給して混練分散する。可塑化したベースポリマーに生カーボンが混練分散されて高濃度の混練溶融物(カーボン高含有マスターバッチ)が得られたところへ、残りのペレット状のベースポリマー70〜95wt%をさらに下流にて供給して混練分散し、低含有量カーボングレード樹脂を製造する。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明による低含有量カーボングレード樹脂のコンパウンド造粒方法は、ベースポリマーの一部を二軸混練押出機に供給して可塑化後、生カーボンを供給して混練分散し、残りのベースポリマーをさらに下流にて供給して混練分散し、造粒することを特徴とする。
【0010】
前記可塑化したベースポリマーに生カーボンを混練分散する工程において、生カーボンの比率を6〜50wt%とすることを特徴とする。
【0011】
さらに詳細には、ベースポリマー5〜30wt%を供給して可塑化後、生カーボン1〜10wt%を供給して混練分散し、残りのベースポリマー70〜95wt%をさらに下流にて供給して混練分散することを特徴とする。
【0012】
本発明による低含有量カーボングレード樹脂のコンパウンド造粒装置は、二軸混練押出機のシリンダに生カーボンの供給口を設け、その上流側と下流側にベースポリマーの供給口を設けたことを特徴とする。
【0013】
前記生カーボンの供給口は、ベースポリマーが可塑化した箇所に設けられ、ベースポリマーの下流側の供給口は、可塑化したベースポリマーに生カーボンが混練分散された箇所に設けられていることが好ましい。
【0014】
また、生カーボンの供給口には、生カーボン供給用サイドフィーダが設けられ、ベースポリマーの上流側の供給口にはホッパーが設けられ、その下流側の供給口にはベースポリマー供給用サイドフィーダが設けられていることが好ましい。
【0015】
【実施例】
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【0016】
本発明は、高含有量マスターバッチであるカーボン含有マスターバッチ造粒品(40wt%)を使用することなく、例えば生カーボン(2〜3wt%)を直接、二軸混練押出機に供給し、ベースポリマーと混練することにより一工程にて連続的に良分散製品であるカーボン含有造粒品(2〜3wt%)を製造することを可能としたものである。
【0017】
二軸混練押出機を使用して、カーボン含有造粒品(2〜3wt%)を製造する場合、ベースポリマーと生カーボン(2〜3wt%)をホッパーより同時に供給したり、ベースポリマーをホッパーより供給して可塑化後、生カーボン(2〜3wt%)を押出機の途中からサイドフィーダより供給したりすると、余りにカーボン濃度が低いため、カーボンの均一分散が非常に難しく良分散製品を得ることができない。
【0018】
そこで、本発明者等は、鋭意研究した結果、二軸混練押出機の上流部において高含有量マスターバッチ溶融物の良分散のものが得られ、その下流部においてサイドフィーダより残りのベースポリマーを供給して混練、分散を充分に行なうことができれば、カーボン含有造粒品(2〜3wt%)を製造することができることを解明した。
【0019】
図1は、本発明による低含有量カーボングレード樹脂のコンパウンド造粒装置を示す構成図である。
【0020】
同図において、符号1で示されるものは二軸混練押出機であり、この押出機1のシリンダ1aの上流側にはホッパー2が配設され、このホッパー2にはベースポリマー供給用定量フィーダ3が設けられている。その下流側には生カーボン供給用サイドフィーダ4と、ベースポリマー供給用サイドフィーダ5が間隔を置いて配設されている。前者のサイドフーダ4には生カーボン供給用定量フィーダ6、後者のサイドフーダ5にはベースポリマー供給用定量フィーダ7が設けられている。
【0021】
次に、上述した装置の動作を説明する。
▲1▼ ベースポリマー供給用定量フィーダ3によりベースポリマーAが、二軸混練押出機1にホッパー2を介して供給される
▲2▼ ベースポリマーAが可塑化した箇所に、生カーボン供給用定量フィーダ6により生カーボン(2〜3wt%)Bが生カーボン供給用サイドフィーダ4を介して供給される。
▲3▼ 生カーボンBがベースポリマーAに均一に混練分散された箇所に、ベースポリマー供給用定量フィーダ7により残りのベースポリマーAが、ベースポリマー供給用サイドフィーダ5を介して供給され、均一に混練分散された後、カーボン含有造粒品(2〜3wt%)Cが押出される。
【0022】
上述した二軸混練押出機による低含有量カーボングレード樹脂のコンパウンド造粒方法による試験結果を説明する。
【0023】
(a) 試験機
試験機として同方向二軸混練押出機(株式会社 日本製鋼所製、TEX65α−42AW(商品名)を用いて造粒した。
スクリュ径 :69mm
L/D :42
シリンダ加熱 :アルミ鋳込ヒータ
シリンダ冷却 :ドリルジャケットによる水冷
サイドフィーダ :上流側 生カーボン用
下流側 ベースポリマー用
(b) 試験原料
ベースポリマー(略称ベースまたは樹脂)
:HDPEペレット(MI=0.04)、97.5wt%
生カーボン :カーボン粉、2.5wt%
(C) 試験結果
表1参照
表1における分散評価はISO規格による。ISO規格による分散評価は0〜7まで、0.5とびに15クラスに分かれており、3以下を合格としている。
【0024】
この試験結果から、ベースポリマー5〜30wt%をホッパーより二軸混練押出機へ供給して可塑化後、サイドフィーダより生カーボン1〜5wt%を供給し、可塑化したベースポリマーに生カーボンを混練分散した後、サイドフィーダより残りのベースポリマー70〜95wt%を供給して混練分散すれば、カーボンが良く分散した低含有量カーボングレード樹脂が得られることが判明した。また、前記可塑化したベースポリマーに生カーボンを混練分散する工程において、生カーボンの比率を6〜50wt%とすれば良いことが判明した。
【0025】
【表1】
【0026】
次に、従来の技術の欄に記載した従来例と本発明による消費エネルギーの比較を表2に示す。この表に示されているように、本発明による消費エネルギーは、従来例の50%以下となる。
【0027】
【表2】
【0028】
上述した実施例では、低含有量カーボングレード樹脂のカーボン濃度を2〜3wt%としたが、1〜10wt%の範囲においてカーボンの良分散製品を得ることができる。
【0029】
【発明の効果】
本発明では、二軸混練押出機だけで低含有量カーボングレード樹脂が製造できるので、次のような効果を得ることができる。
(a) 一台の押出機で品質の良い低含有量カーボングレード樹脂の造粒が可能となる。
(b) 省エネルギーが可能となる。
(c) 二軸混練押出機の最下流部で多量のベースポリマーを供給するので、低温 押出が可能となる。
(d) 生産工程の簡略化が可能となり生産コストを最小限とすることができる。
(e) カーボンの飛散が少なくなり作業環境が改善される。
(f) 生産工場を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による低含有量カーボングレード樹脂のコンパウンド造粒装置を示す構成図である。
【図2】従来例1の低含有量カーボングレード樹脂のコンパウンド造粒装置を示す構成図である。
【図3】従来例2の低含有量カーボングレード樹脂のコンパウンド造粒装置を示す構成図である。
【図4】従来例3の低含有量カーボングレード樹脂のコンパウンド造粒装置を示す構成図である。
【符号の説明】
1 二軸混練押出機
2 ホッパー
3 ベースポリマー供給用定量フィーダ
4 生カーボン供給用サイドフイーダ
5 ベースポリマー供給用サイドフィーダ
6 生カーボン供給用定量フィーダ
7 ベースポリマー供給用定量フィーダ
A,a ベースポリマー
B 生カーボン(2〜3wt%)
C,c カーボン含有造粒品(2〜3wt%)
b 生カーボン(40wt%)
d カーボン含有溶融物(40wt%)
e カーボン含有マスターバッチ造粒品(40wt%)
f カーボン含有溶融物(2〜3wt%)
Claims (1)
- 二軸混練押出機(1)でベースポリマー(A)に生カーボン(B)を混練分散するコンパウンド造粒方法において、
ベースポリマー(A)と生カーボン(B)との合計が100wt%となるように、ペレット状のベースポリマー(A)の一部5〜30wt%を供給して可塑化後、生カーボン(B)1〜10wt%を供給して混練分散し、残りのペレット状のベースポリマー(A)70〜95wt%をさらに下流にて供給して混練分散し、造粒することを特徴とする低含有量カーボングレード樹脂のコンパウンド造粒方法。
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JPH10138238A JPH10138238A (ja) | 1998-05-26 |
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