JP5598835B2 - Extruder for resin material evaluation - Google Patents
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Description
本発明は、少量のサンプル量で成形性や粘度などの押出特性を評価できる樹脂材料評価用押出機に関する。 The present invention relates to a resin material evaluation extruder capable of evaluating extrusion characteristics such as moldability and viscosity with a small amount of sample.
近年、樹脂材料の高付加価値化に伴い、所望の物性や機能を有する材料を目指した開発が盛んに行われている。研究開発初期のスクリーニング段階では、樹脂材料は数グラム〜数100グラム単位で重合するのが一般的である。特許文献1には、少量で混練するための装置としてスクリュー部で溶融された材料をバレル先端からバイパス流路を設けて循環する装置が記載されている。この装置は少量で樹脂材料の混練性は評価できるが、定量的な押出成形性を評価するに至っていない。非特許文献1には、特許文献1と同様にバイパス流路を設けることで少量材料を混練する装置が記載されており、この装置によれば、バイパス流路に圧力センサーを設置することによって、粘度を同時に測定できる。しかし、この装置には、定量性を保障する機構は付いておらず、近似的に粘度を測定しているのと同時に、押出成形を定量的に行うことは難しいという問題がある。
In recent years, with the increase in added value of resin materials, development aimed at materials having desired physical properties and functions has been actively conducted. In the screening stage in the initial stage of research and development, the resin material is generally polymerized in units of several grams to several hundred grams.
従って、本発明の目的は、定量的な押出を可能にし、少量のサンプル量で、樹脂材料の流動特性や成形性など押出特性を精度良く評価可能な樹脂材料評価用押出機を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an extruder for evaluating a resin material that enables quantitative extrusion and can accurately evaluate the extrusion characteristics such as flow characteristics and moldability of the resin material with a small amount of sample. is there.
本発明に従えば、供給口、加熱混練部、加圧部及び吐出口を供えた樹脂材料評価用押出機であって、樹脂材料を供給する加圧部の先端から吐出口の間に設けたギアポンプ、加圧部からギアポンプを通して溶融樹脂材料を押出機の加熱混練部へ循環する樹脂還流路、ギアポンプの下流側に設けた、樹脂材料を押出機先端の金型へ押出す吐出口へ流すか又は、樹脂還流路へ流す流路切換え部並びに樹脂還流路に設けた少なくとも2つの圧力センサーを含んでなる樹脂材料評価用押出機が提供される。 According to the present invention, there is provided a resin material evaluation extruder provided with a supply port, a heating and kneading unit, a pressure unit, and a discharge port, provided between the front end of the pressure unit that supplies the resin material and the discharge port. A gear pump, a resin reflux path for circulating the molten resin material from the pressurizing unit through the gear pump to the heating kneading unit of the extruder, or a discharge port provided on the downstream side of the gear pump for extruding the resin material to the die at the tip of the extruder Alternatively, there is provided an extruder for evaluating a resin material, which includes a flow path switching unit that flows to the resin reflux path and at least two pressure sensors provided in the resin reflux path.
本発明の好ましい態様に従えば、押出機内部に単軸又は多軸スクリューを備えた樹脂材料評価用押出機が提供される。 According to the preferable aspect of this invention, the extruder for resin material evaluation provided with the single screw or the multi-screw in the extruder is provided.
本発明の好ましい態様に従えば、更に押出機の内部容量が100cc以下でギアポンプの1つの溝の体積が1〜60mm3である樹脂材料評価用押出機が提供される。 According to a preferred embodiment of the present invention, there is further provided an extruder for evaluating a resin material, wherein the internal capacity of the extruder is 100 cc or less and the volume of one groove of the gear pump is 1 to 60 mm 3 .
近年、競争力ある高付加価値の新規樹脂材料の創出に向けて、コンビケム(コンビナトリマルケミストリー)などの手法により少量(グラム単位)のサンプルを用いて膨大な種類の樹脂材料の開発が進められている。これらの評価で絞り込まれた有望な樹脂材料は100g程度を試作し、粘度などを評価している。これらの中からさらに選ばれたサンプルについて、通常は数10〜数100kg単位でパイロット生産して始めて実用的な成形性の評価が可能となる。これに対し、本発明の押出機を用いて評価すれば、20〜30gの少量の試料で、樹脂材料の粘度とフィルムなどの成形加工適性が同時に評価でき、新規な樹脂材料の開発期間、開発コスト、開発エネルギーなどの大幅な削減が可能となり、CO2削減の点からも環境に優しい技術である。例えば、パイロットプラント運転にかかる電力使用量が削減でき、その際に使用されるエチレンやプロピレンなどのモノマー原料、溶媒、貴金属触媒、冷却水、加熱スチームなどの使用量も大幅に削減することができる。実際、30gのフィルムもしくはシート成形材料を用いて評価した結果、成形性の指標となる吐出量と引取り速度との比(ドロー比)とフィルム幅との関係が、実用生産機で確認した現象と良好に一致した。同時に、樹脂材料のせん断速度1000s-1程度までの粘度が、既存の粘度計と良好に一致した。更に、パイロット生産される押出機と比較しても、ヒーターやモーターなどの電力使用量が1時間当たり約30〜80%低減することができ、樹脂材料の使用量を1時間当たり95%以上低減することができる。従って、本発明によって溶融時の粘度に加え、従来に比べて極めて少量のサンプルで押出成形加工性能評価を低い開発コスト、短い開発期間で行うことができ、環境的にも優しい技術である。 In recent years, with the aim of creating new high-value-added resin materials that are competitive, development of enormous types of resin materials has been promoted using small-scale (gram unit) samples by methods such as combichem (combinatorial chemistry). ing. About 100 g of the promising resin material narrowed down by these evaluations is made as a trial, and the viscosity and the like are evaluated. For samples selected from these, it is usually possible to evaluate practical formability only after pilot production in units of several tens to several hundred kg. On the other hand, if it evaluates using the extruder of this invention, with a small sample of 20-30g, the viscosity of a resin material and molding process aptitude, such as a film, can be evaluated simultaneously, and the development period and development of a new resin material Cost and development energy can be drastically reduced, and this is an environmentally friendly technology in terms of CO 2 reduction. For example, the amount of power used for pilot plant operation can be reduced, and the amount of monomer raw materials such as ethylene and propylene, solvents, noble metal catalysts, cooling water, and heating steam used at that time can be greatly reduced. . Actually, as a result of evaluation using a 30 g film or sheet molding material, the relationship between the ratio of the discharge rate and take-up speed (draw ratio), which is an index of moldability, and the film width was confirmed by a practical production machine. And agreed well. At the same time, the viscosity of the resin material up to about 1000 s −1 was in good agreement with the existing viscometer. Furthermore, compared to pilot-produced extruders, the power consumption of heaters and motors can be reduced by approximately 30-80% per hour, and the usage of resin materials can be reduced by 95% or more per hour. can do. Therefore, according to the present invention, in addition to the viscosity at the time of melting, an extrusion molding performance evaluation can be performed with a very small amount of sample as compared with the conventional one at a low development cost and a short development period, and this is an environmentally friendly technology.
本発明者らは、例えば内部容量が100cc以下、好ましくは50cc以下、更に好ましくは30cc以下の小型の押出機であって、押出機内の樹脂材料の加圧部の先端と、最終的に溶融材料を押出す吐出口の途中に、1つの溝の体積が1〜60mm3、好ましくは10〜30mm3のギアポンプを設けることによって、少量の溶液樹脂材料の定量押出が可能になる。ギアの1つの溝の体積が1mm3未満の場合、単位時間当たりの吐出量が少なくなってしまう。ギアポンプの回転数を上げ吐出量を多くすると、ギアの消耗が激しくなることやギアに過剰な力がかかるため、ギアポンプが壊れる恐れがある。また、60mm3より大きいと、単位時間当たりの吐出量が多くなってしまう。吐出量を少なくするためにギアポンプの回転数を低くすると、脈動が大きくなるため定量押出が困難になる。以上のことから、ギアの1つの溝の体積が好ましくは1〜60mm3のギアポンプを設置することによって、少量の定量押出が可能となる。
The present inventors are small extruders having an internal capacity of, for example, 100 cc or less, preferably 50 cc or less, more preferably 30 cc or less, including the tip of the pressure portion of the resin material in the extruder, and finally the molten material to the middle of the extruded discharge port, the volume of one
本発明者らは、20〜30gの材料を用いて、押出量の時間依存性を調べたところ、ギアポンプの上流側の圧力センサーもしくは下流側の圧力センサーによる圧力値が一定になるように、押出スクリューの回転数もしくはギアポンプの回転数を抑制することで定量押出が可能になることを見出した。図1は、ギアポンプ上流の圧力を考慮せずに、最大25gの材料を装置に投入した時の押出し吐出量の時間依存性を示す。ギアポンプを低速で運転した場合、時間に依存せず安定して押出すことが可能であることを示している。一方、10rpm以上の回転数では、時間と共に吐出量が顕著に減少し、定量的な押出しが難しくなる。図2は、様々なギアポンプ回転数において圧力が一定になるように、スクリューの回転数を制御した時の押出し吐出量の時間依存性を示している。各回転数の条件下において、押出し吐出量の時間変動が少なく、安定した押出が可能となることを示している。 The present inventors investigated the time dependency of the extrusion amount using 20 to 30 g of material, and found that the pressure value by the pressure sensor on the upstream side of the gear pump or the pressure sensor on the downstream side was constant. It was found that quantitative extrusion is possible by suppressing the number of rotations of the screw or the number of rotations of the gear pump. FIG. 1 shows the time dependency of the extrusion discharge amount when a maximum of 25 g of material is charged into the apparatus without considering the pressure upstream of the gear pump. It shows that when the gear pump is operated at a low speed, it can be stably extruded regardless of time. On the other hand, at a rotational speed of 10 rpm or more, the discharge amount decreases remarkably with time, and quantitative extrusion becomes difficult. FIG. 2 shows the time dependency of the extrusion discharge amount when the screw rotation speed is controlled so that the pressure becomes constant at various gear pump rotation speeds. It shows that stable extrusion can be performed with little variation in the extrusion discharge amount with time under the conditions of each rotational speed.
本発明者らは、樹脂還流路において少なくとも2つの圧力センサーを設置し、樹脂の粘度測定を可能にするために、流路の最適化を行った。高粘度材料を用い、流路が小さいと圧力の急激な上昇が懸念される。押出機及びギアポンプ、圧力センサーの耐圧性を考慮し、35MPa以下で且つ、目的としている材料やそのグレード、計測したいせん断速度になるように樹脂還流路を設計した。 The inventors installed at least two pressure sensors in the resin reflux path, and optimized the flow path in order to enable measurement of resin viscosity. If a high-viscosity material is used and the flow path is small, there is a concern that the pressure rapidly increases. Considering the pressure resistance of the extruder, gear pump, and pressure sensor, the resin reflux path was designed to be 35 MPa or less, the target material, its grade, and the shear rate to be measured.
従って、本発明の樹脂材料評価用押出機の先端にフィルム、シート、チューブなどの金型を接続させることにより、僅か20〜30gのサンプル量で、成形評価及びせん断速度1000s-1程度までの粘度を精度良く評価できることを見出した。更には、少なくとも2台の押出機先端を接続し、共押出するための金型を設ければ定量的に多層フィルム、シート、チューブの成形性が評価可能になる。 Therefore, by connecting a die such as a film, a sheet, a tube or the like to the tip of the extruder for evaluating a resin material of the present invention, a viscosity up to a molding evaluation and a shear rate of about 1000 s -1 can be obtained with a sample amount of only 20 to 30 g. It was found that can be evaluated with high accuracy. Furthermore, if at least two extruder tips are connected and a die for co-extrusion is provided, the formability of the multilayer film, sheet and tube can be evaluated quantitatively.
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明によって評価できる樹脂材料としては、均一系、又は2種もしくはそれ以上からなるブレンド、更には無機粒子を含む複合系樹脂などが挙げることができ、これから単層又は2層もしくはそれ以上の多層押出フィルム、シート、チューブなどを押出すことができる。具体的な熱可塑性樹脂の例としては、ポリエチレン系樹脂(PE)やポリプロピレン系樹脂(PP)などのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂(PA)、ポリ乳酸やポリブチレンサクシネートなどの生分解性樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、アクリロニトリル/スチレン樹脂、ポリアセタール、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン樹脂(ABS)、メタクリル樹脂、ポリメチルペンテン、ポリカーボネイト(PC)、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、液晶系樹脂、フッ素系樹脂などが挙げられる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
Examples of the resin material that can be evaluated according to the present invention include a homogenous system, a blend composed of two or more kinds, and a composite resin containing inorganic particles. A single layer or a multilayer composed of two or more layers can be used. Extruded films, sheets, tubes, etc. can be extruded. Specific examples of thermoplastic resins include polyolefin resins such as polyethylene resins (PE) and polypropylene resins (PP), polyester resins, polyamide resins (PA), polylactic acid, and polybutylene succinate. Biodegradable resin, ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), ethylene-vinyl acetate copolymer, polystyrene (PS), polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, acrylonitrile / styrene resin, polyacetal, acrylonitrile / butadiene / styrene resin (ABS), methacrylic resin, polymethylpentene, polycarbonate (PC), modified polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyether imide, polyarylate, polysulfone, polyether Rufon, polyamideimide, liquid crystal resins, and fluorine resins.
本発明において評価することができるポリオレフィン系樹脂は、一般的にポリオレフィン系樹脂と称されているもので、具体的には、エチレン、プロピレン、1−ブテンなどの炭素数2〜12のα−オレフィンの単独重合体または共重合体である。例えば低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン・1−ブテン共重合体、エチレン・1−ヘキセン共重合体、エチレン・1−オクテン共重合体、エチレン・4−メチル−1−ペンテン共重合体などのエチレン・α−オレフィン共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体等のエチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン−α,β不飽和カルボン酸のイオン架橋物、エチレン・メタクリル酸エステル共重合体等のエチレン・ビニルエステル共重合体などのエチレン系(共)重合体およびその変性物、ポリプロピレン、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・1−ブテン共重合体などのプロピレン系(共)重合体とその変性物、ポリ1−ブテン、ポリ1−ヘキセン、ポリ4−メチル−1−ペンテン等が挙げられる。 The polyolefin resin that can be evaluated in the present invention is generally referred to as a polyolefin resin, and specifically, an α-olefin having 2 to 12 carbon atoms such as ethylene, propylene, and 1-butene. These are homopolymers or copolymers. For example, low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, ethylene / 1-butene copolymer, ethylene / 1-hexene copolymer, ethylene / 1-octene copolymer, ethylene-4-methyl-1-pentene copolymer Ethylene / α-olefin copolymer such as polymer, ethylene / acrylic acid copolymer, ethylene / acrylic acid copolymer such as ethylene / methacrylic acid copolymer, ethylene / acrylic acid ester copolymer, ethylene / acetic acid An ethylene-based (co) polymer such as a vinyl copolymer, an ethylene-α, β-unsaturated carboxylic acid cross-linked product, an ethylene-vinyl ester copolymer such as an ethylene / methacrylate copolymer, and a modified product thereof; Propylenes such as polypropylene, propylene / ethylene copolymer, propylene / 1-butene copolymer ( ) Polymer and a modified product thereof, poly-1-butene, poly-1-hexene, poly-4-methyl-1-pentene.
本発明において評価することができるポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの他、共重合ポリエステル、脂肪族ポリエステル、オキシ酸もしくはその分子内環化物の重合体に代表されるポリエステル樹脂又はその変性体等が挙げられる。 Examples of polyester resins that can be evaluated in the present invention include polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene naphthalate, as well as copolymer polyesters, aliphatic polyesters, oxyacids, or intramolecular cyclized products thereof. Examples thereof include polyester resins typified by polymers or modified products thereof.
本発明において評価することができるポリアミド系樹脂としては、例えばε−カプロラクタムを主原料としたナイロン6を挙げることができる。また、その他のポリアミド樹脂としては、3員環以上のラクタム、ω−アミノ酸、二塩基酸とジアミン等の重縮合によって得られるポリアミド樹脂を挙げることができる。具体的には、ラクタム類としては、先に示したε−カプロラクタムの他に、エナントラクタム、カプリルラクタム、ラウリルラクタム、ω−アミノ酸類としては、6−アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、9−アミノノナン酸、11−アミノウンデカン酸を挙げることができる。また、二塩基酸類としては、アジピン酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカンジオン酸、ドデカジオン酸、ヘキサデカジオン酸、エイコサンジオン酸、エイコサジエンジオン酸、2,2,4−トリメチルアジピン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、キシリレンジカルボン酸を挙げることができる。さらに、ジアミン類としては、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、2,2,4(または2,4,4)−トリメチルヘキサメチレンジアミン、シクロヘキサンジアミン、ビス−(4,4’−アミノシクロヘキシル)メタン、メタキシリレンジアミン等を挙げることができる。そして、これらを重縮合して得られる重合体またはこれらの共重合体、たとえばナイロン6,7,11,12,6.6,6.9,6.11,6.12,6T,6I,MXD6(メタキシレンジパンアミド6),6/6.6,6/12,6/6T,6/6I,6/MXD6等を挙げることができる。 Examples of the polyamide-based resin that can be evaluated in the present invention include nylon 6 using ε-caprolactam as a main raw material. Examples of other polyamide resins include polyamide resins obtained by polycondensation of lactams having three or more members, ω-amino acids, dibasic acids and diamines. Specifically, as lactams, in addition to the above-mentioned ε-caprolactam, enantolactam, capryllactam, lauryllactam, and ω-amino acids include 6-aminocaproic acid, 7-aminoheptanoic acid, 9- Examples include aminononanoic acid and 11-aminoundecanoic acid. Dibasic acids include adipic acid, glutaric acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, dodecadioic acid, hexadecadioic acid, eicosandioic acid, eicosadienedioic acid, 2 2,4-trimethyladipic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and xylylenedicarboxylic acid. Furthermore, as diamines, ethylenediamine, trimethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, pentamethylenediamine, undecamethylenediamine, 2,2,4 (or 2,4,4) -trimethylhexamethylenediamine, cyclohexane Examples thereof include diamine, bis- (4,4′-aminocyclohexyl) methane, and metaxylylenediamine. A polymer obtained by polycondensation of these or a copolymer thereof, such as nylon 6, 7, 11, 12, 6.6, 6.9, 6.11, 6.12, 6T, 6I, MXD6 (Metaxylene dipanamid 6), 6 / 6.6, 6/12, 6 / 6T, 6 / 6I, 6 / MXD6 and the like.
本発明で評価できる熱可塑性樹脂は、他の樹脂や無機充填剤等から選ばれる一種またはそれ以上を組み合わせて用いてもよい。また、本発明で評価する熱可塑性樹脂のそれぞれの層の厚みは特に制限はなく、目的等に応じて適宜選定すればよいが、フィルム及びチューブ状の成形品における各層の厚みは通常2〜1000μmの範囲である。 The thermoplastic resin that can be evaluated in the present invention may be used in combination of one or more selected from other resins and inorganic fillers. In addition, the thickness of each layer of the thermoplastic resin evaluated in the present invention is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose and the like, but the thickness of each layer in a film and a tubular molded product is usually 2 to 1000 μm. Range.
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, it cannot be overemphasized that the scope of the present invention is not limited to these Examples.
装置
押出機:テクノベル製のULT nanoを用いた。スクリュー1の径は15mm、スクリュー径に対する長さの比L/Dは15である。図3に示すように、スクリューの先端には0.6cc/rev.のZenith製ギアポンプ4(PEP−II)を設置し、ギアポンプ4の上流側と下流側に圧力センサー3及び5を設置している。ギアポンプ4の先には戻り流路7へ戻すか又はダイス(図示せず)へ押出すかを制御する切替え部6が接続されている。具体的には直径4mmの円管流路と断面積が3.6mm2のスリット流路からなる循環路が設置されており、この循環路には直径6mmのダイニスコ製の圧力センサー(NP400)8及び9が設置してある。ダイスには幅20mmのコートハンガー型のものを用いた。検知した圧力データはキーエニス製データロガーNR−500を用いて記録し、JIS K7199に従って、粘度に変換記録できる。なお、図3には二軸スクリューを示したが、これは単軸又は多軸とすることができ、またプランジャー型のものでもよい。
Apparatus Extruder: ULT nano manufactured by Technobel was used. The diameter of the
(1)粘度測定
メルトフローレート(JIS K6922−2)が30,8,1g/minの住友化学(株)製ポリプロピレン(PP)、メルトフローレート(JIS K6922−2)が4g/minの住友化学(株)社製低密度ポリエチレン(LDPE)、メルトフローレート(JIS K6922−2)が4g/minの住友化学(株)製直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、固有粘度IV(JIS K7390)が0.74dL/gの帝人化成(株)製ポリエチレンテレフタレート(PET)の各試料25gを用い、粘度測定を行った。
(1) Viscosity measurement Sumitomo Chemical Co., Ltd. polypropylene (PP) with a melt flow rate (JIS K6922-2) of 30, 8, 1 g / min, Sumitomo Chemical with a melt flow rate (JIS K6922-2) of 4 g / min Low density polyethylene (LDPE) manufactured by the company, linear low density polyethylene (LLDPE) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. having a melt flow rate (JIS K6922-2) of 4 g / min, and intrinsic viscosity IV (JIS K7390) Viscosity was measured using 25 g of polyethylene terephthalate (PET) manufactured by Teijin Chemicals Ltd. at 0.74 dL / g.
試料を押出機へ投入し、一定のスクリュー回転(100rpm)、ギアポンプ4の回転数(10rpm)にし、ギアポンプ4の前の圧力計が安定してから測定を開始する。ギアポンプ4の回転数を5〜35rpmまで5rpm刻みで1分毎に運転した時の循環路の圧力を測定する。取得された循環路での各ギアポンプ回転数における圧力差の平均値から、応力σを算出する。ギアポンプの回転数から吐出量Qが決まり、見かけ上のせん断速度γ’apが求められる。得られたlogηap/Pa・sを縦軸に、log(γ’ap/s-1)を横軸にプロットした直線の傾きから、真のせん断速度γ’が得られる。その結果、図4に示すように、真のせん断粘度ηのせん断速度依存性が求められる。
The sample is put into the extruder, the screw rotation is constant (100 rpm), the rotation speed of the gear pump 4 (10 rpm), and the measurement is started after the pressure gauge in front of the
図4において、白抜きプロットは既存のレオロメータ(TA Instrument社製ARES、東洋精機製キャピログラフ)で測定した粘度データを示し、黒塗りプロットは発明の押出機で測定した粘度を示している。図から明らかなように、本発明の押出機によって測定されたせん断速度1000s-1までの領域の粘度は、既存のレオメータの結果と良好に一致する。 In FIG. 4, a white plot indicates viscosity data measured with an existing rheometer (ARES manufactured by TA Instrument, Capillograph manufactured by Toyo Seiki), and a black plot indicates the viscosity measured with the extruder of the invention. As is apparent from the figure, the viscosity in the region up to a shear rate of 1000 s −1 measured by the extruder of the present invention is in good agreement with the results of existing rheometers.
(2)フィルム成形性評価
メルトフローレート(JIS K6922−2)が30,8,1g/minの住友化学(株)製ポリプロピレン(PP)、メルトフローレート(JIS K6922−2)が4g/minの住友化学(株)製低密度ポリエチレン(LDPE)、メルトフローレート(JIS K6922−2)が4g/minの住友化学(株)製直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、固有粘度IV(JIS K7390)が0.74dL/gの帝人化成(株)製ポリエチレンテレフタレート(PET)を用いた。樹脂量100gを用いて、ギアポンプ回転数を2.5,5rpmの時、引取りロール速度を2,4,8rpmとそれぞれ変化させてフィルム成形を行った。図5に、フィルム幅のドラフト比依存性を示す。
(2) Evaluation of film formability Polypropylene (PP) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. having a melt flow rate (JIS K6922-2) of 30, 8, 1 g / min, and melt flow rate (JIS K6922-2) of 4 g / min. Sumitomo Chemical Co., Ltd. Low Density Polyethylene (LDPE), Melt Flow Rate (JIS K6922-2) 4g / min Sumitomo Chemical Co., Ltd. Linear Low Density Polyethylene (LLDPE), Intrinsic Viscosity IV (JIS K7390) Of polyethylene terephthalate (PET) manufactured by Teijin Chemicals Ltd. with 0.74 dL / g was used. Film formation was performed using a resin amount of 100 g and changing the take-up roll speed to 2, 4 and 8 rpm when the gear pump rotation speed was 2.5 and 5 rpm. FIG. 5 shows the draft ratio dependence of the film width.
通常知られているように、分岐高分子はフィルム幅がドラフト比に依存していないが、LLDPEやPETのように、非ニュートン性の弱い材料においては、ドラフト比の増加に伴いフィルム幅が減少する。この結果は従来の大型評価装置で実際にフィルムを成形した結果と合致しており、発明した装置により実製造成形を再現できることがわかる。 As is generally known, the film width of a branched polymer does not depend on the draft ratio, but the film width decreases as the draft ratio increases in materials with weak non-Newtonian properties such as LLDPE and PET. To do. This result is consistent with the result of actually forming a film with a conventional large evaluation apparatus, and it can be seen that the actual production molding can be reproduced by the invented apparatus.
以上の通り、本発明に従えば、熱可塑性樹脂が、例えば樹脂量20〜30gで、せん断速度1000s-1までの粘度測定が精度良く行うことができると同時に、本発明の押出機の先端に金型を取り付けることで、定量的な押出成形性を評価でき、更には成形品の機械的特性等の諸物性も同時に評価できる。加えて、本発明の押出機は実装成形機をスケールダウンした構成であり、共押出成形などの付加価値の高い製品開発へ応用できる。 As described above, according to the present invention, the thermoplastic resin can accurately measure the viscosity up to a shear rate of 1000 s −1 with, for example, a resin amount of 20 to 30 g, and at the same time, at the tip of the extruder of the present invention. By attaching the mold, quantitative extrudability can be evaluated, and various physical properties such as mechanical properties of the molded product can be evaluated simultaneously. In addition, the extruder of the present invention has a scaled down configuration of a mounting molding machine, and can be applied to high value-added product development such as coextrusion molding.
1 スクリュー
2 サンプル供給口
3 圧力計
4 ギアポンプ
5 圧力計
6 流路切り替えバルブ
7 循環路
8 圧力計
9 圧力計
DESCRIPTION OF
Claims (3)
ギアポンプはスクリュー部又はプランジャー部と吐出口の間に設けられ、The gear pump is provided between the screw part or plunger part and the discharge port,
樹脂還流路はギアポンプと吐出口の間に設けた流路切換え部とスクリュー部又はプランジャー部を連通するように設けられると共に、少なくとも2つの圧力センサーが設けられ、押出機の内部容量が100cc以下であって、ギアポンプの1つの溝の体積が1〜60mmThe resin reflux path is provided so that the flow path switching part provided between the gear pump and the discharge port communicates with the screw part or the plunger part, and at least two pressure sensors are provided, and the internal capacity of the extruder is 100 cc or less. And the volume of one groove of the gear pump is 1-60mm 3Three であることを特徴とする樹脂押出機。The resin extruder characterized by being.
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