JP4527866B2

JP4527866B2 - 熱可塑性樹脂複合材料ペレットの製造方法

Info

Publication number: JP4527866B2
Application number: JP2000288962A
Authority: JP
Inventors: 光夫大久保; 晃治松本
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: JP2002096322A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂と植物系充填剤とからなる熱可塑性樹脂複合材料ペレットの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、熱可塑性樹脂に木粉等の植物系充填材を混入した熱可塑性樹脂複合材料の成形物が製造され、使用されている。この熱可塑性樹脂複合材料の成形物を得るためには、熱可塑性樹脂複合材料をペレット化する必要があるが、従来、熱可塑性樹脂複合材料ペレットを得るのに、ストランドダイを用いた方法が一般的である。その他、特開平７−２６６３１３号公報に開示されているように、ミキサー等を用いて熱可塑性樹脂と木粉とを予備混練することにより熱可塑性樹脂複合材料を得る方法も開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ストランドダイを用いた方法は、単位時間あたりの押出量を多くすると背圧が高くなり過ぎる。このため、押出量が低くなり、生産性が悪い。また、特開平７−２６６３１３号公報に開示されている方法は、バッチ式であるため、熱可塑性樹脂複合材料の違いにより押出工程に変動が生じたり、成形物の品質にバラツキが生じる欠点がある。
【０００４】
そこで、本発明は、上記した従来方法における諸欠点を解消し、熱可塑性樹脂複合材料の押出量を多くして、生産性を高め得ると共に、常に均質かつ均一大きさの熱可塑性樹脂複合材料ペレットを得ることができる製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明の熱可塑性樹脂複合材料ペレットの製造方法は、熱可塑性樹脂に植物系充填材を溶融混合した後に、この溶融混合物を半固化乃至固化状態のシート状に押出し、このシート状押出物に対し冷却水を噴霧した後に、噴霧した冷却水を吹き飛ばしつつ空冷した後にペレット化することを特徴とする。
【０００６】
上記した熱可塑性樹脂複合材料ペレットの製造方法によれば、熱可塑性樹脂複合材料の溶融混合物をシート状に押出すことにより、背圧が高まることによる弊害を解消できると共に、熱可塑性樹脂複合材料の押出量を多くすることが可能となる。また、連続して押出されたシート状押出物を、例えば、シートペレタイザー等を用いて連続的にペレット化することにより、形状が均一で材質にバラツキのない熱可塑性樹脂複合材料ペレットを得ることができる。
【０００７】
本発明に係る製造方法において使用できる熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、塩化ビニル、ポリフェニレンオキシド、エチレン酢ビ共重合体等の一般的に使用されているものを挙げることができる。
【０００８】
また、熱可塑性樹脂複合材料については、成形性を向上させるため、α，β−不飽和カルボン酸系モノマー、低分子オレフィン等の可塑剤や、ステアリン酸、ステアリン酸金属塩等の滑剤などの添加剤を、必要に応じて配合することもできる。従って、熱可塑性樹脂として好ましくは、このα、β−不飽和カルボン酸系モノマーと親和性がより大きいポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル系樹脂、エチレン酢ビ共重合体等である。
【０００９】
上記した熱可塑性樹脂は、粉末状やペレット状のものを使用することができるが、その粒径は、平均１６０μｍ以上のものであることが好ましい。その平均粒径が１６０μｍ未満であると、熱可塑性樹脂の各粒子間の凝集力が大きくなり、フィラーの充填量が低減してしまうことがあるからである。
【００１０】
植物系充填材としては、植物から得られるものであればよく、その種類に制限はない。例えば、材木、木板、合板、パルプ、竹材等の切削屑、研磨屑、粉砕物のような木粉を使用することができる。また、多種類の植物材を混合したものを植物系充填材として用いることもできる。
【００１１】
植物系充填材の好ましい充填量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対し、１００〜４００重量部である。植物系充填材の充填量が、１００重量部未満であると、熱可塑性樹脂の配合量が多くなってコスト高となり、４００重量部を超えると、熱可塑性樹脂との混練が不十分になり、成形性が低下するからである。従って、より好ましい植物系充填材の充填量は、１５０〜３５０重量部である。
【００１２】
植物系充填材は粒状のものを使用できる。その粒径は、１〜３００μｍであることが好ましい。この粒径が、１μｍ未満であると、押出機内で熱可塑性樹脂複合材料の温度が上昇し、そのために押出成形性が低下する。また、３００μｍを超えると、植物系充填材の粒径が大きくなり過ぎて、押出成形物の表面が粗くなって外観が悪くなる。また、植物系充填材については、必要に応じて、カップリング剤やチタンカップリング剤等で表面処理しておいてもよい。
【００１３】
植物系充填材は、通常の場合、５〜１０％程度の水分を含有している。このため、植物系充填材に対しては、予め、オーブン等で乾燥処理を施しておくか、あるいは押出成形中に脱気ベントにより水蒸気として脱気しておくことが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る熱可塑性樹脂複合材料ペレットの製造方法の実施の形態を説明する。本発明の製造方法を実施するための押出成形装置１を図１に示した。
【００１５】
押出成形装置１は、押出機本体２を備えている。押出機本体２には、そのシリンダー４の外周部にヒーター５が設けられ、シリンダー４の端部位置にヒーター８を具える加熱賦形型７が設けられている。３は押出機本体２のホッパーである。加熱賦形型７には冷却賦形型９が連設されている。冷却賦形型９の前方には、逆風防止プレート１０、冷却水噴霧ノズル１１及び冷却エアーノズル１２が順に離間して設けられている。さらに、冷却エアーノズル１２の前方には、シートペレタイザー１４が設置され、その前方に受け１５が配置されている。
【００１６】
ホッパー３から押出機本体２内に投入された主原料である熱可塑性樹脂と植物系充填材を含む熱可塑性樹脂複合材料は、シリンダー４内で加熱混練された後、加熱賦形型７により押出成形され、冷却賦形型９で冷却されて成形シート１３として押出される。
【００１７】
押出機本体２としては、市販されている一軸、同方向二軸、異方向二軸等の一般的な装置のほか、遊星ねじ押出機、ＫＣＫコンテニアンスミキサー等の特殊な装置を使用することが可能である。本発明の製造方法で使用する押出機については、混練効果の大きい二軸混練押出機等を使用することが好ましい。
【００１８】
冷却賦形金型９の冷却温度は、押出量により、５０〜１２０℃の範囲であることが好ましい。この冷却温度が、５０℃未満であると、冷却賦形金型９の内部で熱可塑性樹脂複合材料が固まってしまい、押出不能になり、また１２０℃を超えると、冷却不足のため、成形時の形状が定まらなくなることがある。
【００１９】
この押出されてきた成形シート１３に対しては、冷却エアーノズル１２のエアーを吹き付けることにより強制冷却した後に、シートペレタイザー１４によりペレット化され、得られたペレット１６を受け１５内で受ける。
【００２０】
この場合の強制冷却過程において、成形シート１３の押出量が多い場合には、予め、冷却水噴霧ノズル１１の噴霧冷却水により冷却した後に、成形シート１３の表面に付着した噴霧水を吹き飛ばしつつ冷却エアーノズル１２のエアーを吹き付けることにより強制冷却することができる。この場合、冷却水噴霧ノズル１１は、噴霧冷却水が成形シート１３の上下面に及ぶように、設置しておくことが望ましい。
【００２１】
冷却水噴霧ノズル１１による噴霧水の温度は常温でもよく、また、その噴霧水量は、１〜５Ｌ／ｍｉｎの範囲であることが好ましい。この噴霧水量が、１Ｌ／ｍｉｎ未満であると、冷却不足になることがあり、５Ｌ／ｍｉｎを超えると、多量の水滴が成形シート１３の表面に残留することがある。従って、より好ましい噴霧水量は、２〜４Ｌ／ｍｉｎである。
【００２２】
冷却エアーノズル１２により吹き付けるエアー量は、風速１０ｍ以上であることが好ましい。このエアー量が風速１０ｍ未満であると、風圧が弱いため、水滴が成形シート１３の表面に残留してしまうことがある。また、このエアーの温度は、常温程度でよい。
【００２３】
成形シート１３の厚さについては、４〜８ｍｍであることが特に好ましい。この厚さが、４ｍｍ未満であると、押出機本体２での背圧が高くなり、熱可塑性樹脂複合材料の押出量が少なくなるため、生産性が低くなり、また、８ｍｍを超えると、成形シートの肉厚が大きくなり、その肉厚の中心で冷却不足になって成形できなくなるおそれがあるからである。
【００２４】
【実施例】
（実施例）
図１に示した態様の押出成形装置１を使用して、次の仕様により熱可塑性樹脂複合材ペレットを製造した。
【００２５】
(1) 熱可塑性樹脂複合材料
熱可塑性樹脂として、ポリプロピレン（ノバテックＢＣ０３Ｂ、日本ポリケミカル社製）１００重量部と、植物系充填材として、セルシンNo. ４５（平均粒径＃４５、渡辺ケミカル社製）２００重量部と、滑材として、ステアリン酸亜鉛（ＳＺ２０００、堺化学社製）５重量部とを、熱可塑性樹脂複合材料の配合成分とした。
【００２６】
(2) 押出成形装置１
押出機本体２として、二軸同方向押出機（ＴＥＸ４４、日本製鋼社製）を使用し、次の押出設定条件により熱可塑性樹脂複合材料ペレットの製造を実行した。
バレル温度…１８０℃、
加熱賦形金型７…１８０℃、
冷却賦形金型９…１１０℃、
冷却水噴霧ノズル１１からの冷却噴霧水量…３Ｌ／ｍｉｎ、
冷却エアーノズル１２からのエアー量…風速１０ｍ、
成形シート１３の押出量と大きさ…４０ｋｇ／ｈｒ、厚み６ｍｍ×幅３５０ｍｍ。
【００２７】
この実施例による製造過程において、成形シート１３を上記した４０ｋｇ／ｈｒの押出量で安定して押出することができた。また、成形シート１３に対する強制冷却も効率的に実行することができた。その結果、均質かつ大きさが均一な熱可塑性樹脂複合材料ペレットを製造することができた。
【００２８】
（比較例）
実施例と同じ配合成分の熱可塑性樹脂複合材料及び押出機本体２を使用して、次の押出設定条件のストランドダイにより、熱可塑性樹脂複合材料ペレットの製造を実行した。
ストランド径…６ｍｍ、
ストランド数…１０個。
【００２９】
この比較例による製造過程において、熱可塑性樹脂複合材料の押出量が５ｋｇ／ｈｒでは、押出機本体２の背圧が高くなり過ぎて、これ以上の押出量とすることができなかった。このため、押出量が低くなり、生産性は低く、また、得られた熱可塑性樹脂複合材料ペレットの大きさも不均一なものであった。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように本発明は構成されるから、次のような効果が発揮される。先ず、本発明の熱可塑性樹脂複合材料ペレットの製造方法では、熱可塑性樹脂に植物系充填材を溶融混合した後に、この溶融混合物を半固化乃至固化状態の、特に、厚みが４〜８ｍｍのシート状に押出し、このシート状押出物を空冷した後にペレット化するようにしたことから、ストランドダイを用いた従来方法における押出時の背圧が高くなることによる欠点を解消し、押出機からの熱可塑性樹脂複合材料の押出量を多くすることが可能となる結果、生産性を飛躍的に高めることが可能となった。
【００３１】
また、押出機本体からの成形シートの押出、それに続く強制冷却及びペレット化のそれぞれ過程を連続して行なうことが可能であるから、熱可塑性樹脂複合材料ペレットを均質かつ均一な大きさで得ることができる。
【００３２】
また、押出機本体からの押出量が多い場合には、押出されてきた成形シートに対して冷却水を噴霧して後、付着する水を吹き飛ばしつつエアーを吹き付けることにより、押出量が多い状態の形成シートを、その表面に付着水を残留させることなく、効果的に強制冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱可塑性樹脂複合材料ペレットの製造方法を実施する押出成形装置の概略を説明する部分縦断面正面図である。
【符号の説明】
１押出成形装置
２押出機本体
４シリンダー
５ヒーター
６ベント孔
７加熱賦形型
８ヒーター
９冷却賦形型
１０逆風防止プレート
１１冷却水噴霧ノズル
１２冷却エアーノズル
１３成形シート
１４シートペレタイザー
１６ペレット

Claims

熱可塑性樹脂に植物系充填材を溶融混合した後に、この溶融混合物を半固化乃至固化状態のシート状に押出し、このシート状押出物に対し冷却水を噴霧した後に、噴霧した冷却水を吹き飛ばしつつ空冷した後にペレット化することを特徴とする熱可塑性樹脂複合材料ペレットの製造方法。
４〜８ｍｍ厚さのシート状に押出される請求項１に記載された熱可塑性樹脂複合材料ペレットの製造方法。