JP5410696B2 - 押出機スクリュー及びポリメチルペンテンフィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
バリアフライト付きスクリューに関しては、バリアフライトの高さと位置が異なる3種類のスクリューを製作し、ポリプロピレン樹脂を使用して可塑化状況に及ぼす影響を可視化実験により観察されている(例えば、非特許文献3参照)。その検討によれば、バリアフライトにより流動が阻害され吐出量が低下する場合があること、クリアランスが狭いと圧力変動が大きいものの、吐出量には大きな影響がないことが示されている。
求められている。
特に樹脂原料が、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマーなどと比べて、融点が高く溶融するのに大きな熱エネルギーを必要とする樹脂、例えばポリメチルペンテンの場合には、上述した押出機中における樹脂の溶融に関する問題は、より顕著に発生する傾向にある。
スクリュー軸の表面に螺旋状のメインフライトが形成されており、一端側から他端側に向かって供給部、圧縮部、混練部、および計量部とした単軸押出機用スクリューであり、(i)供給部有効長Lfとスクリュー全体有効長Lとの比Lf/Lが下記式(1)を満
足し、かつ
(ii)少なくとも上記圧縮部のスクリュー軸表面にさらにバリアフライトが形成されて
おり、バリアフライトが形成されたスクリューの外径Dsと押出機のシリンダーの口径Dとの比Ds/Dが下記式(2)を満足することを特徴とする。
0.35≦Lf/L≦0.50 (1)
0.940≦Ds/D≦0.975 (2)
出機の樹脂吐出量をQ(N)(kg/時間)とする場合、Q(90)/90とQ(30)/
30との比Zが下記式(3)を満足することが好ましい。
0.65≦Z≦1.00 (3)
Z=(Q(90)/90)/(Q(30)/30)
上記単軸押出機用スクリューは、ポリメチルペンテンを含む樹脂原料を好適に溶融押出しすることができる。
向かって、有効長Lfの供給部、有効長Lcの圧縮部、有効長LMIXの混練部および、有効長Lmの計量部を有している。
そして、本発明の押出機スクリューでは、供給部の有効長Lfとスクリュー全体有効長Lとの比Lf/Lが、下記式(1)で表される点に特徴がある。
0.35≦Lf/L ≦0.50 (1)
バリアフライトの開始位置から一定部分は、機械加工上の制約で、実質上、溶融樹脂が流れ込むべき溝を形成することができない。
実際に未溶融樹脂と溶融樹脂がバリアフライトにより分離され始める位置は、バリアフライトの開始位置より1山分(1D)ないし2山分(2D)出口側の位置からである。
さらに本発明の単軸押出機用スクリューは、少なくとも上記圧縮部のスクリュー軸表面にさらにバリアフライトが形成されており、そのバリアフライトが形成されたスクリューの外径Dsと押出機のシリンダーの口径Dとの比Ds/Dが下記式(2)で表される点にも特徴がある。
0.940≦Ds/D≦0.975 (2)
Ds/Dの値が上記範囲の下限値を下回ると、押出機からの樹脂の吐出量は低下しないが、未溶融樹脂と溶融樹脂とを分離するというバリアフライトの本来の目的が達成されない。すなわち、溶融樹脂だけでなく、未溶融樹脂もまた、バリアフライトを容易に乗り越えるようになり、吐出物に未溶融樹脂が混入するようなトラブルが発生する傾向にある。
0.65≦Z≦1.00 (3)
Z=(Q(90)/90)/(Q(30)/30)
上記Zはスクリュー回転数Nが30〜90rpmの範囲内で吐出量Qがスクリュー回転数Nに比例して増加する特性を表すパラメータである。図3(塗りつぶし部分)に好適な
Zの範囲を示す。
本発明の上記スクリューを有する単軸押出機は、融点が高く、溶融に高エネルギーを有する樹脂、例えばポリメチルペンテンを溶融押出する際に好適に使用することができる。本発明の単軸押出機用スクリューを用いれば、スクリュー回転数が高く、吐出量が多い領域で、例えば、ポリメチルペンテンを含む樹脂原料を用いた押出成形の場合でも、サージングという現象が発生せず、押出機からの樹脂の吐出量が安定する。
得られることから、1−デセン、1−テトラデセンおよび1−オクタデセンが好ましい。
上記単軸押出機のシリンダーの温度は、成形が可能で樹脂の分解がない温度であれば、特に制限はないが、結晶性樹脂を使用する場合には、好ましくは、樹脂の融点Tmの温度以上、Tm+200℃以下の範囲である。Tm未満の温度では、流動性が低下してきて効率的に成形ができず、Tm+200℃を超える温度では、樹脂の熱劣化が激しく、着色や気泡発生しやすくなる。
上記単軸押出機の駆動方式、モーターの種類には制限がない。また、上記単軸押出機の温度調節のための温調ゾーン数、空冷、水冷、熱媒体循環式などの温度調節方式ならびに温度制御方式にも制限は無い。
(樹脂原料) 以下の実施例では、ポリメチルペンテンを主成分とする樹脂原料として「TPX(登録商標)」(三井化学製)のMX022を使用した。
押出機のスクリュー回転数Nが30、60、90rpmにおける各吐出量Q(30)、Q(60)、Q(90)(kg/時間)を測定し、吐出量とスクリュー回転数の直線性を
表すパラメータZすなわち(Q(90)/90)/(Q(30)/30)を求めた。
さらに、得られたフィルムの表面状態を目視で観察し、未溶融樹脂による欠陥、フィッシュアイの有無を確認した。
スクリュー軸の表面に螺旋状のメインフライトが形成されており、一端側から他端側に向かって供給部、圧縮部、混練部、および計量部とした単軸押出機用スクリューであり、
供給部有効長Lfとスクリュー全体有効長Lとの比Lf/Lが0.42であり、上記供給部の後部から上記圧縮部までのスクリュー軸表面にさらにバリアフライトが形成されており、バリアフライトが形成されたスクリューの外径Dsと押出機のシリンダーの口径Dとの比Ds/Dが0.944である単軸押出機用スクリューを使用した。
ュー回転数60rpmにおける吐出量Q(60)は15.65kg/時間、スクリュー回
転数90rpmにおける吐出量Q(90)は20.15kg/時間であり、Zは0.82
であった。
この結果から、本発明の単軸押出機用スクリューによれば、溶融可塑化した吐出物は、高スクリュー回転数領域において未溶融樹脂がなく、サージングが起こらず安定して高吐出量が得られることが確認できた。
スクリュー軸の表面に螺旋状のメインフライトが形成されており、一端側から他端側に向かって供給部、圧縮部、混練部、および計量部とした単軸押出機用スクリューであり、供給部有効長Lfとスクリュー全体有効長Lとの比Lf/Lが0.42であり、上記供給部の後部から上記圧縮部までのスクリュー軸表面にさらにバリアフライトが形成されており、バリアフライトが形成されたスクリューの外径Dsと押出機のシリンダーの口径Dとの比Ds/Dが0.944である単軸押出機用スクリューを使用した。
ュー回転数60rpmにおける吐出量Q(60)は15.40kg/時間、スクリュー回
転数90rpmにおける吐出量Q(90)は20.10kg/時間であり、Zは0.87
であった。
全てのスクリュー回転数でサージングは発生しておらず、溶融可塑化した吐出物は、透明性に優れ、未溶融樹脂による欠陥、気泡の混入、フィッシュアイは見られなかった。
スクリュー軸の表面に螺旋状のメインフライトが形成されており、一端側から他端側に向かって供給部、圧縮部、混練部、および計量部とした単軸押出機用スクリューであり、供給部有効長Lfとスクリュー全体有効長Lとの比Lf/Lが0.25であり、上記供給部の後部から上記圧縮部までのスクリュー軸表面にさらにバリアフライトが形成されており、バリアフライトが形成されたスクリューの外径Dsと押出機のシリンダーの口径Dとの比Ds/Dが0.977である単軸押出機用スクリューを使用した。
ュー回転数60rpmにおける吐出量Q(60)は10.80kg/時間、スクリュー回
転数90rpmにおける吐出量Q(90)は13.50kg/時間であり、Zは0.54
であった。
スクリュー回転数60rpm以上でサージングが発生した。溶融可塑化した吐出物は、気泡の混入が見られた。
スクリュー軸の表面に螺旋状のメインフライトが形成されており、一端側から他端側に向かって供給部、圧縮部、混練部、および計量部とした単軸押出機用スクリューであり、供給部有効長Lfとスクリュー全体有効長Lとの比Lf/Lが0.54であり、バリアフライトが形成されていない単軸押出機用スクリューを使用した。
リュー回転数60rpmにおける吐出量Q(60)は20.70kg/時間、スクリュー
回転数90rpmにおける吐出量Q(90)は23.40kg/時間であり、Zは0.5
9であった。
スクリュー回転数60rpm以上で溶融可塑化した吐出物は、未溶融樹脂を含み、気泡の混入が見られた。
スクリュー軸の表面に螺旋状のメインフライトが形成されており、一端側から他端側に向かって供給部、圧縮部、混練部、および計量部とした単軸押出機用スクリューであり、供給部有効長Lfとスクリュー全体有効長Lとの比Lf/Lが0.48であり、上記供給部の後部から上記圧縮部までのスクリュー軸表面にさらにバリアフライトが形成されており、バリアフライトが形成されたスクリューの外径Dsと押出機のシリンダーの口径Dとの比Ds/Dが0.956である単軸押出機用スクリューを使用した。
。
80/280/280℃の条件に設定して、押出機の先に3500mm幅のTダイを取り付け、ダイス温度を280℃に設定して、TPX MX022を供給部から投入し、フィルム成形を行った。
ュー回転数60rpmにおける吐出量Q(60)は75.2kg/時間、スクリュー回転
数90rpmにおける吐出量Q(90)は104.2kg/時間であり、Zは0.817
であった。
スクリュー軸の表面に螺旋状のメインフライトが形成されており、一端側から他端側に向かって供給部、圧縮部、混練部、および計量部とした単軸押出機用スクリューであり、供給部有効長Lfとスクリュー全体有効長Lとの比Lf/Lが0.27であり、上記供給部の後部から上記圧縮部までのスクリュー軸表面にさらにバリアフライトが形成されており、バリアフライトが形成されたスクリューの外径Dsと押出機のシリンダーの口径Dとの比Ds/Dが0.981である単軸押出機用スクリューを使用した。
。
80/280/280℃の条件に設定して、押出機の先に3500mm幅のTダイを取り付け、ダイス温度を280℃に設定して、TPX MX022を供給部から投入し、フィルム成形を行った。
ュー回転数60rpmにおける吐出量Q(60)は83.5kg/時間、スクリュー回転
数90rpmにおける吐出量Q(90)は85.5kg/時間であり、Zは0.588で
あった。
スクリュー回転数60rpm、90rpmで得られたポリメチルペンテンフィルムは、未溶融樹脂による欠陥、フィッシュアイは見られなかったものの、フィルムの厚みが不均一であった。
スクリュー軸の表面に螺旋状のメインフライトが形成されており、一端側から他端側に向かって供給部、圧縮部、混練部、および計量部とした単軸押出機用スクリューであり、供給部有効長Lfとスクリュー全体有効長Lとの比Lf/Lが0.48であり、上記供給部の後部から上記圧縮部までのスクリュー軸表面にさらにバリアフライトが形成されており、バリアフライトが形成されたスクリューの外径Dsと押出機のシリンダーの口径Dとの比Ds/Dが0.965である単軸押出機用スクリューを使用した。
。
80/280/280℃の条件に設定して、押出機の先に3500mm幅のTダイを取り付け、ダイス温度を280℃に設定して、TPX MX022を供給部から投入し、フィルム成形を行った。
ュー回転数60rpmにおける吐出量Q(60)は130.3kg/時間、スクリュー回
転数90rpmにおける吐出量Q(90)は151.5kg/時間であり、Zは0.68
2であった。
スクリュー軸の表面に螺旋状のメインフライトが形成されており、一端側から他端側に向かって供給部、圧縮部、混練部、および計量部とした単軸押出機用スクリューであり、供給部有効長Lfとスクリュー全体有効長Lとの比Lf/Lが0.30であり、上記供給部の後部から上記圧縮部までのスクリュー軸表面にさらにバリアフライトが形成されており、バリアフライトが形成されたスクリューの外径Dsと押出機のシリンダーの口径Dとの比Ds/Dが0.984である単軸押出機用スクリューを使用した。
。
80/280/280℃の条件に設定して、押出機の先に3500mm幅のTダイを取り付け、ダイス温度を280℃に設定して、TPX MX022を供給部から投入し、フィルム成形を行った。
ュー回転数60rpmにおける吐出量Q(60)は105.3kg/時間、スクリュー回
転数90rpmにおける吐出量Q(90)は119.0kg/時間であり、Zは0.64
8であった。
スクリュー回転数60rpm、90rpmで得られたポリメチルペンテンフィルムは、未溶融樹脂による欠陥、フィッシュアイは見られなかったものの、フィルムの厚みが不均一であった。
Claims (5)
- スクリュー軸の表面に螺旋状のメインフライトが形成されており、一端側から他端側に向かって供給部、圧縮部、混練部、および計量部とした単軸押出機用スクリューであり、(i)供給部有効長Lfとスクリュー全体有効長Lとの比Lf/Lが下記式(1)
を満足し、かつ
(ii)少なくとも上記圧縮部のスクリュー軸表面にさらにバリアフライトが形成されており、バリアフライトが形成されたスクリューの外径Dsと押出機のシリンダーの口径Dとの比Ds/Dが下記式(2)を満足することを特徴とするポリメチルペンテンを含む樹脂原料を溶融押出しするために用いる単軸押出機用スクリュー。
0.35≦Lf/L≦0.50 (1)
0.940≦Ds/D≦0.975 (2) - スクリュー回転数がN(rpm)のときの単軸押出機の樹脂吐出量をQ(N)(kg/時間)とする場合、Q(90)/90とQ(30)/30との比Zが下記式(3)を満足することを特徴とする請求項1に記載のポリメチルペンテンを含む樹脂原料を溶融押出しするために用いる単軸押出機用スクリュー。
0.65≦Z≦1.00 (3)
Z=(Q(90)/90)/(Q(30)/30) - シリンダーの口径Dが30〜150mmの範囲である請求項1または2に記載のポリメチルペンテンを含む樹脂原料を溶融押出しするために用いる単軸押出機用スクリュー。
- ポリメチルペンテンを含む樹脂原料からのフィルムの製造に使用されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の単軸押出機用スクリュー。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の単軸押出機用スクリューを使用することを特徴とするポリメチルペンテンフィルムの製造方法。
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