JP5185643B2

JP5185643B2 - 充填材含有熱可塑性樹脂成形体の製造方法

Info

Publication number: JP5185643B2
Application number: JP2008020872A
Authority: JP
Inventors: 博昭近藤; 裕喜撰
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2028-01-31
Also published as: JP2009178972A

Description

本発明は、充填材含有熱可塑性樹脂成形体の製造方法に関するものである。

従来、熱可塑性樹脂の押出成形法においては、押出機内で混練した熱可塑性樹脂を金型から吐出し、冷却されたサイジング金型を通過させて賦形する手法が一般的に行われている。

しかしながら、このような押出成形法における賦形手法は、充填材を高充填した熱可塑性樹脂組成物に用いると、熱可塑性樹脂組成物の溶融張力が小さいため、サイジング金型通過時にかかる抵抗と引取機による引取力によって熱可塑性樹脂組成物が千切れやすいといった問題がある。

こういった問題を解決するために、押出機に取り付けられた賦形型の先端に冷却金型を直結して成形する方法いわゆる固化押出成形法がある。例えば、木粉を充填した熱可塑性樹脂組成物の固化押出成形法であって、固化押出した成形品の表面を加熱処理し、凹凸粗面を形成する手法が提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、固化押出成形法は押出機に直結された金型で冷却が行われるために背圧が高くなりやすく、また、金型内で樹脂を固化させる必要があるために、金型による冷却能力の律速のため生産性に乏しくなるといった問題がある。

特開２００２−７９５６７号公報

本発明は、このような事情の下、充填材の高充填された熱可塑性樹脂組成物の押出成形体について、スムーズに賦形でき、しかも生産性に優れる製造方法を提供することを課題とするものである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、充填材を高充填した熱可塑性樹脂組成物を押出機で混練したのち、金型から押出し、次いで押出物を金型の下流側に配設された回転機構に挟みこむことで賦形し、冷却固化させることにより、上記課題が達成されることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。

すなわち、本発明の第１の発明によれば、充填材の含有量が熱可塑性樹脂組成物全量に対し容量比で４０〜８０％である熱可塑性樹脂組成物を押出機で混練したのち、押出成形用金型から押出し、次いで押出物を、金型の下流側に複数個並列に配設された回転機構に挟みこむようにして、賦形し、前記回転機構を、それを通過する熱可塑性樹脂組成物の温度よりも低い温度に設定し、その温度を押出方向に向かって徐々に低くなるように制御し、前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン系樹脂であり、前記充填材が、フライアッシュであることを特徴とする充填材含有熱可塑性樹脂成形体の製造方法が提供される。

また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、回転機構が、ローラーであることを特徴とする製造方法が提供される。

また、本発明の第３の発明によれば、第１または２の発明において、賦形断面が、１つの長方形のみで構成されない、異型形状または中空形状であることを特徴とする製造方法が提供される。

また、本発明の第４の発明によれば、第１〜３のいずれかの発明において、押出物を中空状とし、回転機構通過中の中空部の形崩れを防止する手段を設けたことを特徴とする製造方法が提供される。

また、本発明の第５の発明によれば、第４の発明において、回転機構通過中の中空部の形崩れを防止する手段が、金型に直結され、金型内から回転機構側へ突出して延設されたコア部によるものであることを特徴とする製造方法が提供される。

また、本発明の第６の発明によれば、第４または５の発明において、回転機構通過中の中空部の形崩れを防止する手段が、気体または液体の圧入によるものであることを特徴とする製造方法が提供される。

また、本発明の第７の発明によれば、第６の発明において、コア部に貫通孔を開設し、コア部先端に中空部に対する栓を接続し、前記貫通孔を通じてコア先端と栓とに挟まれた空間に気体または液体を圧入することを特徴とする製造方法が提供される。

また、本発明の第８の発明によれば、第１〜５のいずれかの発明において、熱可塑性樹脂組成物を、回転機構通過中、吸引力によって回転機構に押し当てることを特徴とする製造方法が提供される。

また、本発明の第９の発明によれば、第８の発明において、前記吸引力は、回転機構をボックス内に設置し、ボックス内を減圧することにより生じるものであることを特徴とする製造方法が提供される。

本発明の製造方法によれば、充填材の高充填された熱可塑性樹脂組成物の押出成形において、スムーズに賦形でき、しかも生産性に優れるという顕著な効果が奏される。

本発明の製造方法は、充填材を所定割合含有する熱可塑性樹脂組成物を押出機で混練したのち、押出成形用金型から押出し、次いで押し出された混練物を、金型の下流側に配設された少なくとも一対以上の回転機構に挟みこむようにして、賦形して、成形体とすることで特徴付けられる。

本発明で用いられる熱可塑性樹脂は特に限定されず、例えばポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、アクリル樹脂等が挙げられ、これらは１種用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
熱可塑性樹脂としては、比較的熱安定性のよいオレフィン系樹脂が好適に用いられる。

本発明で用いられる充填材も特に限定されず、例えば木粉や竹繊維といった植物片や、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、ウォラストナイト、ガラス繊維、水酸化マグネシウム、高炉スラグ、フライアッシュ等が挙げられ、これらは１種用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
充填材としては、球状で高充填しやすいフライアッシュが好適に用いられる。

充填材の含有量は、熱可塑性樹脂組成物全量に対し、容量比で、通常４０〜８０％の範囲、好ましくは４５〜７０％、より好ましくは５５〜６５％の範囲で選ばれる。
この含有量が４０％より少ないと、熱可塑性樹脂組成物の粘度が低すぎて、異型成形が難しく、金型通過後の変形が大きかったり、回転機構に熱可塑性樹脂が付着したりする惧れがあるし、また、８０％を超えても熱可塑性樹脂中に充填材を分散することが難しく、成形品の物性を著しく損なう惧れがある。

回転機構はローラー、ベルトコンベア、キャタピラ等特に限定されないが、機構が簡便であり、自走する必要がないために、ローラーを複数個並列することが望ましい。

賦形形状は特に限定されず、シート状に限らず、賦形断面が１つの略長方形のみで構成されない形状、例えば円形状や、サッシや雨樋のような異型形状や、パイプのような円筒形状や、中空角柱形状のような中空形状などであってもよい。図１に賦形形状とそれに対応する回転機構としてのローラー（４）の各種例を模式図で示す。

賦形形状が中空形状の場合には形崩れ防止手段を講じるのが好ましい。形崩れ防止手段としては特に限定されないが、金型に直結され、金型内から回転機構側へ突出して延設されたコア部により、金型からの押出物をローラーに押し当てるようにして賦形したり、気体または液体の圧入、特に空圧により、形崩れを防止したりするのが望ましい。特に、空圧による形崩れ防止は低抵抗であるために好適である。

空圧を与える手法としては、コア部に貫通孔を設け、これに連通するように、コア部を金型に結合させるためのブリッジ部に、先端は金型外に連通する貫通孔を設けることでエアーを吹き込む手法がある。適度な空圧を与えるには、コア先端に取り付けられたチェーンや紐等の先端に栓を取り付け、前記貫通孔を通じてコア先端と栓とに挟まれた空間にエアーを吹き込むのが好ましい。栓は抵抗を少なくするために、中空部のサイズよりも若干小さくしたり、穴を設けて空圧を調整したりするようにするのがよい。
このような製造方法に用いて好適な装置の一例を図３に示す。図３において、１は押出機、２は金型、３はコア部、４はローラー、５は貫通孔、６はブリッジ部、７は栓、８は引取機である。
その他、金型からの押出物が、回転機構通過中、吸引力によって回転機構に押し当てられるようにすることもでき、例えばローラー自体をボックス内に設置し、ボックス内を減圧することで金型からの押出物をローラーに押し当てるようにしてもよい。

ローラー等の回転機構は、それを通過する熱可塑性樹脂組成物の温度よりも低い温度に設定し、しかもその温度を押出方向に向かって徐々に低くなるように制御するのが好ましく、例えば熱可塑性樹脂組成物が通過する入り口から出口に向かって徐々に低温となるように制御することが望ましい。急激に冷却すると入り口付近で表面が完全に固化してしまい、後続の回転機構で寸法精度が出しにくくなる恐れがある。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこの例によって何ら限定されるものではない。

実施例１
熱可塑性樹脂としてポリエチレンとポリプロピレンが混合されたリサイクル樹脂を用いた。リサイクル樹脂４０体積％に対してＪＩＳＩＩ種フライアッシュを６０体積％充填してなる樹脂組成物を、９０ｍｍの２軸異方向押出機を用いて混練し８０ｋｇ／ｈで押し出した。金型出口での樹脂温度を１８０℃となるように設定したところ、樹脂圧は４ＭＰａであった。金型からの吐出物は、その上下面をローラーで挟み込み、入り口のローラーは１６０℃、出口のローラーは８０℃となるようにエアーで空冷し、また、金型のコア部からエアーを吹き込み、中空部を膨らませてローラーに押し当てて賦形し、寸法精度の良好な中空部を有する角材を得た。賦形時における断面概略図を図２に示す。なお、図２中、４はローラーである。

比較例１
同一形状の金型の先端に１００ｍｍの冷却金型を連結し、固化押出をしたところ、押出量２０ｋｇ／ｈで許容樹脂圧の３５ＭＰａを超え、成形不能となった。

これより、充填材の高充填された熱可塑性樹脂組成物の押出成形において、比較例では、早期に成形不能となるのに対し、実施例では、賦形時に比較例よりも高速で押し出してもスムーズに賦形でき生産性に優れることが分かる。

本発明の製造方法は、充填材の高充填された熱可塑性樹脂組成物の押出成形において高速成形が可能で生産性に優れるなど、産業上大いに有用である。

賦形形状とそれに対応する回転機構の各種例を示す模式図。実施例１での賦形時における断面概略図。本発明の製造方法に用いられる装置の一例の模式図。

符号の説明

１押出機
２金型
３コア部
４ローラー
５貫通孔
６ブリッジ部
７栓
８引取機

Claims

充填材の含有量が熱可塑性樹脂組成物全量に対し容量比で４０〜８０％である熱可塑性樹脂組成物を押出機で混練したのち、押出成形用金型から押出し、次いで押出物を、金型の下流側に複数個並列に配設された回転機構に挟みこむようにして、賦形し、
前記回転機構を、それを通過する熱可塑性樹脂組成物の温度よりも低い温度に設定し、その温度を押出方向に向かって徐々に低くなるように制御し、
前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン系樹脂であり、
前記充填材が、フライアッシュであることを特徴とする充填材含有熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
回転機構が、ローラーであることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
賦形断面が、１つの長方形のみで構成されない、異型形状または中空形状であることを特徴とする請求項１または２記載の製造方法。
押出物を中空状とし、回転機構通過中の中空部の形崩れを防止する手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
回転機構通過中の中空部の形崩れを防止する手段が、金型に直結され、金型内から回転機構側へ突出して延設されたコア部によるものであることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
回転機構通過中の中空部の形崩れを防止する手段が、気体または液体の圧入によるものであることを特徴とする請求項４または５に記載の製造方法。
コア部に貫通孔を開設し、コア部先端に中空部に対する栓を接続し、前記貫通孔を通じてコア先端と栓とに挟まれた空間に気体または液体を圧入することを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
押出物を、回転機構通過中、吸引力によって回転機構に押し当てることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
前記吸引力は、回転機構をボックス内に設置し、ボックス内を減圧することにより生じるものであることを特徴とする請求項８に記載の製造方法。