JP5654296B2

JP5654296B2 - 熱可塑性樹脂組成物の押出成形方法

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Publication number: JP5654296B2
Application number: JP2010200259A
Authority: JP
Inventors: 田尻　敏之; 敏之田尻
Original assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Current assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2030-09-07
Also published as: JP2012056145A

Description

本発明は熱可塑性樹脂組成物の押出成形方法に関し、特には溶融樹脂組成物をストランド状に押し出すための、熱可塑性樹脂組成物の押出成形方法に関する。

従来、溶融樹脂組成物をストランド状に押し出すためのダイは、樹脂の造粒（ペレタイズ）などに広く用いられている。この種のダイは、ノズル状の吐出孔を一般には複数有しており、押出機から供給される溶融樹脂組成物は、吐出孔からストランド状に押し出される。樹脂ペレットを製造する（造粒する）場合、ストランド状に押し出された樹脂組成物を、冷却しながら引き取り、カッターブレードによって所定長さごとに切断する。

ノズル状の吐出孔から連続して樹脂組成物を押し出すと、吐出孔の縁に微量の樹脂組成物が付着する。吐出孔の縁に付着するこのような微量の樹脂組成物を喩えて「目やに」と呼ぶ。目やには時間の経過と共に堆積して大きくなり、また熱や酸化の進行により劣化、変色する。

目やには、そのまま放置しておくと、堆積して大きくなり、ある時点で吐出孔の縁から剥がれ、押し出されるストランド状の樹脂組成物に付着して運ばれ、造粒した樹脂ペレット中に異物として混在する状況が生じる。目やに（異物）は、正常に造粒された樹脂組成物とは外観（色、形状）や物性が異なるため、大きな目やにが樹脂ペレットに混在していると、そのペレットから成形した成形品の外観や物性を損ねる原因となる。

そのため、目やにの発生や、発生した目やに（異物）の製品（ペレット）への混入を抑制するための提案がなされている。例えば、特許文献１には、吐出孔の先端外周（ストランド表面）に気体を吹き付けることにより、目やにを吹き飛ばしたり、吐出孔の縁に付着した樹脂組成物がまだ小さく、変質が進まない段階で溶融樹脂組成物（ストランド）の表面に付着させて分散希釈し、独立した固形物としての目やに（異物）の混入や発生を抑制する押出機が開示されている。

特許第３６８１１７２号公報（図２〜図６）

特許文献１記載の技術によれば、目やにの混入や発生をある程度抑制することができるが、それらの効果は不十分であり、完全に目やにを無くすためには吐出孔の先端外周に吹き付ける気体の流速を高くする必要があった。だが、この気体はストランド表面にも吹き付けられるため、押出されたストランドが不安定化し、ストランドが切れたり、隣り合うストランドが融着したりすることがあり、安定した押し出しは困難であった。

本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、溶融樹脂組成物をストランド状に押し出すための樹脂押出用ダイを用いて押出成形する方法において、樹脂成形品に比較的大きな目やにが異物として混入することを抑制（防止を含む）可能な方法を提供することを目的とする。

本発明者はストランド表面に付着した目やにを効果的に除去する方法を鋭意検討した結果、押し出されたストランドの搬送経路に設けられる冷却媒体中のガイドローラーの外周面の移動速度と、ストランドの引き取り速度との関係を制御することにより、ガイドローラーの表面でストランド表面の目やにを物理的にこすり落とし、ストランド表面に付着した目やにを効果的に、かつ容易に除去可能であることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、上述の目的は、熱可塑性樹脂組成物からなる溶融樹脂を、吐出ノズルを有する樹脂押出用ダイを用いて吐出ノズルからストランド状に押出成形し、ストランドを冷却媒体中に設置されたガイドローラーによってガイドしつつ冷却するにあたり、当樹脂ストランドを引き取り速度Ｖｓ（ｍ／ｍｉｎ）で引き取るとともに、ガイドローラーの樹脂ストランドの接する外周面の移動速度をＶｒ（ｍ／ｍｉｎ）とした場合に、０．５≧Ｖｒ／Ｖｓ≧−０．２の関係を満たすように、引き取り速度及び移動速度並びにガイドローラーの回転方向を決定することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の押出成形方法によって達成される。

このような構成により、本発明に係る熱可塑性樹脂組成物の押出成形方法によれば、押出成形された樹脂ストランド表面に付着した目やにを効率的かつ容易に除去することが可能となる。

本発明の実施形態に係る樹脂押出用ダイを押出機に取り付けた状態の構成例を示す垂直断面図である。（ａ）は本発明の実施形態に係る樹脂押出用ダイに複数設けられた吐出ノズル１２のうち、２つについての正面図、（ｂ）は本発明の実施形態に係る樹脂押出用ダイのマニホールドの構成を説明するための図である。（ａ）は本発明の実施形態に係る樹脂押出用ダイを用いて押し出されたストランドを、ペレット状に加工するまでの工程に係る構成を模式的に示した図、（ｂ）はストランドを搬送するガイドローラーの構成例を示す図、（ｃ）は図３（ｂ）に示すガイドローラーの溝の構成を説明するための図である。本発明の実施形態に係る樹脂押出用ダイを用いて押し出されたストランドを、ペレット状に加工するまでの工程に係る別の構成を模式的に示した図である。

以下、図面を参照して本発明についてさらに詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る樹脂押出用ダイを押出機に取り付けた状態の構成例を示す垂直断面図である。
樹脂押出用ダイ（以下、単にダイという）は、押出機のバレル１に例えばネジ２１によって取り付けられるダイヘッド３と、ダイヘッド３に例えばネジ２２で取り付けられるダイプレート４とから構成される。

ダイプレート４には吐出孔１５を備える吐出ノズル１２が設けられており、バレル１から流路９にスクリュー（図示せず）によって供給される溶融樹脂組成物は、吐出孔１５からストランド状に押し出される。リングプレート１３は、バレル１とダイヘッド３の隙間を塞ぎ、ダイヘッド３とバレル１との取り付け部から高圧の溶融樹脂組成物が漏れ出すことを防止するために設けられている。流路９は、ダイプレート４に設けられたマニホールド１２０に接続している。マニホールド１２０は複数の吐出ノズル１２に対して均一な圧力で溶融樹脂組成物を供給するために設けられている。吐出ノズル１２は、マニホールド１２０と連通する細孔としてダイプレート４に設けられている。

なお、図１は垂直断面図であるため吐出ノズル１２が１つのみ示されているが、紙面と直交する方向に複数の吐出ノズル１２が所定間隔で配置されてもよい。また、以下の説明においては、図１の下方向が鉛直下方であり、樹脂が水平方向よりやや下方に押し出されるものとするが、本実施形態に係るダイにおいて、樹脂の押出方向に制限はなく、ダイの取り付け角度及び／または吐出ノズル１２の方向は任意に変更可能である。

（振動の付加）
図１に示す構成では、ダイヘッド３を振動させる振動発生機３０が設けられている。振動発生機３０はアクチュエータのような振動部材（図示せず）を有し、図示しない制御回路によりアクチュエータの動作が制御される。振動発生機３０はその動作状態において、ダイヘッド３（及びダイヘッド３に取り付けられているダイプレート４）を所定の周波数及び振幅で上下方向、又は左右方向に振動させることができる。

これにより、ダイヘッド４を振動させない場合よりも、目やにが吐出ノズル１２の先端部から早期（微小物のうち）に外れ易く（飛び易く）なり、更に、押し出されたストランドも振動するため、振動で飛ばされた目やにがストランドの表面に付着しにくくなるという相乗効果が得られる。

ここで、ダイヘッド３に加える振動は、振幅が０．００５ｍｍ〜０．２ｍｍ、振動速度が０．３ｍｍ/秒〜５ｍｍ/秒であることが好ましい。より好ましくは振幅が０．００９ｍｍ〜０．１ｍｍであり、より好ましい振動速度は０．４ｍｍ/秒〜４ｍｍ/秒であり、特に好ましい振動速度は０．５ｍｍ／秒〜３ｍｍ／秒である。なお、振動速度(mm/s)／（２π×振幅(mm)）で振動周波数(Hz)を求めることができる。振幅や振動速度の上限を超えると、押し出されたストランドが大きく振動することがあり、隣接する吐出孔から押し出されるストランドがぶつかったり、ストランドと冷却水との接触が不安定となったりして安定した製造ができなくなる。また、ダイヘッド３やダイプレート４を固定するネジ２１，２２が緩んで、安定した製造ができなくなる原因となる場合もある。また、下限値未満の場合には、振動による溶融樹脂付着抑制効果が十分得られない。

なお、図１に示した振動発生機３０は、ダイヘッド３（及びダイプレート４）を振動させるための構成の一例であり、他の構成を採用しうることは言うまでもない。例えば、振動発生機３０のような能動的な加振部材を設けずに、押出機のモーターの発生する振動を利用してダイヘッド３（及びダイプレート４）を振動させる構成であってもよい。

（吐出ノズルの構成に関するさらなる詳細）
なお、上述の構成を有する樹脂押出用ダイを用いて溶融樹脂組成物をストランド状に成形する場合、複数の吐出ノズル１２がダイプレート４に設けられるが、この吐出ノズル１２を特定の構造とすることにより押出が安定し、目やに防止（除去）やストランドの切断防止に有効である。

ここで、特定の構造とは、
（１）複数設けられる吐出ノズル１２の、押出方向（樹脂の流れ方向）に直交する断面積の合計Ｓ１と、吐出ノズルの後部（押出機側）に設けられるマニホールド１２０の、押出方向（樹脂の流れ方向）に直交する最大断面積Ｓ２との関係が特定の関係を満たし、かつ、
（２）吐出ノズルの長さが特定の条件を満たす、
構造である。

上述のように、ダイプレート４が複数の吐出ノズル１２を備える場合、複数の吐出ノズル１２の（樹脂の流れ方向における）後部には、通常、複数の吐出ノズル１２に対して均一な圧力で溶融樹脂組成物を供給するための樹脂溜まりを形成するマニホールド１２０が設けられている。そして、すべての吐出ノズル１２には共通のマニホールド１２０を通じて溶融樹脂組成物が供給される。押出機のバレル１からダイヘッダ３を通じてダイプレート４に供給される溶融樹脂組成物は、流路９を通じてマニホールド１２０に入る。マニホールド１２０は流路９よりもずっと大きな空間であるため、溶融樹脂組成物はそこで一旦滞留することによって圧力が均一化される。その後、細い吐出ノズル１２で絞り込まれることにより吐出ノズル１２からの押出し量が均一となる。

この際、吐出ノズル１２での絞り込み率が少なすぎると（あまり絞り込まないと）各吐出ノズル１２に掛かる圧力が不均一となり（流量が不安定となり）、ストランドが安定せず、ストランドが切れ易くなる。また、流動が不安定になるために吐出ノズル１２への目やに付着が多くなる。一方、絞り込み率が大きすぎると樹脂圧力が高くなり、押出機のスクリュー先端の樹脂充満領域が長くなり、剪断による発熱によって樹脂温度が上がり、目やに発生が多くなる。

また、吐出ノズル１２が短かすぎるとやはり各吐出ノズル１２にかかる圧力が不均一となり、ストランドが安定せず、ストランドが切れ、また吐出ノズル１２への目やに付着が多くなる。同様に、吐出ノズルが長すぎると樹脂圧力が高くなるため、上述のように樹脂温度が上がり、目やに発生が多くなる。
従って、マニホールド１２０から吐出ノズル１２への絞り込み率と、吐出ノズル１２長さはストランドの安定性、ひいては目やにの発生に大きく影響を与える。

マニホールド１２０から吐出ノズル１２への絞り込み率は、吐出ノズル１２（樹脂流路）の最小断面積（樹脂の流れ方向に垂直な断面積）の合計面積Ｓ１と、マニホールド１２０の最大断面積Ｓ２（マニホールド１２０の径×マニホールド１２０の長さで表される、押し出し方向に垂直な断面積のうち最大のもの）との比Ｓ１/Ｓ２として表すことが可能である。本明細書において、マニホールド１２０から吐出ノズル１２への絞り込み率を、ノズル開口率と呼ぶ。

マニホールド１２０の形状によって多少の変化を生ずるが、マニホールド１２０の径とは図１や図２（ａ）に示す径ｄ２、すなわち、樹脂の流れ方向において最大投影される上下方向の距離であり、マニホールド１２０長さとは、図２（ｂ）に示すような長手方向の距離である。なお、径ｄ２と長さの積で表されるマニホールド１２０の最大断面積Ｓ２は、断面積を矩形と見なした簡略的な算出方法であり、より正確に測定を行ってもよいことは言うまでもない。
このように定義される吐出ノズル１２の最小断面積の合計面積Ｓ１とマニホールド１２０の最大面積Ｓ２との比率Ｓ１／Ｓ２であるノズル開口率は１０％≧Ｓ１／Ｓ２≧１．２％であることが好ましく、８％≧Ｓ１／Ｓ２≧２％程度であることが更に好ましい。なお、ノズル開口率が大きくなれば、絞り込み率が小さくなることに留意されたい。
また、吐出ノズル１２の長さは７〜３５ｍｍであり、更に好ましくは９〜３０ｍｍである。吐出ノズルが短くなると、所謂バラス効果によるストランド径の増加率（ダイスエル率）が大きくなり、目やにが吐出ノズル先端に付着しやすくなる。逆に、吐出ノズルが長くなるとスクリュー先端での樹脂滞留域が長くなって樹脂温度が上昇するため、やはり目やにが発生しやすくなる。
ノズル開口率Ｓ１／Ｓ２と吐出ノズル１２の長さをこのようなバランスとすることにより、ストランドの安定した押出しが行え、ひいては目やに発生の抑制効果につながる。

吐出ノズル１２については図２（ｂ）に示すような真円の真っ直ぐな孔が一般的であるが、吐出ノズル１２の内径を変化させた構造とした場合には、吐出ノズル１２の内径とは、最小径の部分を指す。ただし、この場合も、吐出ノズル１２の長さは、最小径部分のみの長さではなく、マニホールド１２０から突出している部分全体の長さである。

図３（ａ）は、吐出ノズル１２から押し出されたストランドをペレット状に加工するまでの工程に係る構成を模式的に示した図である。
ストランド９１は引き取りローラー９５によって引き取られ、ペレタイザー９６によってペレット状に加工（切断）されるが、ペレタイザー９６に供給される前の搬送経路において冷却されるのが通常である。具体的には図３（ａ）に示すように、冷却槽９２に溜められた冷却媒体（通常は水）９３中を搬送されるようにして、冷却される。樹脂組成物の劣化を少なくするために、ストランド９１が吐出ノズル１２から押し出されてから冷却媒体９３に入るまでの時間は短い方が良い。通常は、吐出ノズル１２から押し出されてから１秒以内に冷却媒体９３に入るのが良い。

そのため、吐出ノズル１２から短い距離で冷却媒体９３へ向かうように搬送することが好ましく、また、冷却媒体９３で冷却される時間が長くなるように搬送することが好ましい。
このような条件を満たす搬送経路を実現するため、ストランド９１の搬送経路には９４Ａ，９４Ｂで示すように、ストランドの表面に接しながらストランドをガイドするガイドローラーが設けられるのが一般的である。ガイドローラー９４Ａ，９４Ｂの径は通常３〜７ｃｍ程度である。

本発明は、このようなガイドローラー９４Ａ，９４Ｂを利用して、ストランド９１の表面に付着した目やにを除去することを特徴とする。
具体的には、ガイドローラー９４Ａ，９４Ｂの少なくとも一方を、ストランド９１の走行（搬送）方向とは逆方向に回転させるか、ストランド９１の走行速度（引取り速度）よりも遅い周速度でストランド９１の走行方向と同じ方向に回転させることである（あるいは、回転させない状態で保持してもよい）。

ガイドローラー９４Ａ，９４Ｂは通常、ストランドの走行方向と交差する方向に回転軸を有する円筒形状を有する。そして、複数本が平行して押し出されるストランド９１が所望の搬送経路で搬送されるように、複数本のストランド９１を円筒面（外周面）で支持する。
ガイドローラー９４Ａ，９４Ｂの外周（円筒）面には図３（ｂ）に示すように周方向に環状（リング状）の溝９４２がストランドの本数に応じ複数設けられる。溝９４２は走行するストランド９１を受け入れて支持し、接近した位置にあるストランド９１同士が接触し融着することを防ぐ。

溝９４２の幅はストランド９１の太さより若干広めで、溝９４２の底部は弧状とされていることが安定した支持を行うために好ましい。また、通常溝９４２の深さはストランド９１の径にもよるが、２ｍｍ〜１０ｍｍである。更に、溝９４２のピッチ（隣り合う溝９４２の間隔）は、通常、ストランド９１の間隔（ダイの吐出ノズル１２の間隔）に合わせる。ストランド９１の径にもよるがピッチは５ｍｍから２０ｍｍである。溝９４２の数は押し出されるストランドの数以上であれば良い。

ガイドローラー９４Ａ，９４Ｂは冷却槽９２のストランド走行位置に１本あるいは複数本設けられる。複数本の場合はガイドローラー９４Ａ，９４Ｂ間にストランドが掛け渡されて冷却槽９２中を走行し冷却される。

ガイドローラー９４Ａ，９４Ｂはストランドの走行方向と逆方向または走行方向と同じ方向に回転可能に支持されてもよいし、回転不能に支持されてもよい。ストランド９１の走行（搬送）速度に対してガイドローラー９４Ａ，９４Ｂの溝９４２の移動（回転）速度が相対的に遅くなるようにガイドローラー９４Ａ，９４Ｂを支持（もしくは駆動）することにより、溝９４２のストランド９１と接する面でストランド９１の表面を擦り、ストランド９１の表面に付着した目やにを除去することができる。なお、ガイドローラー９４が搬送経路の複数箇所に設けられている場合には、その少なくとも一つを上述のように支持もしくは駆動することにより、ストランド９１の表面を擦るようにすればよい。

ガイドローラー９４Ａ，９４Ｂをストランドの走行方向と逆方向に回転させるにはガイドローラー９４Ａ，９４Ｂに駆動装置を設ければ良い。この場合、ストランド９１と溝９４２の表面（ストランド９１と接する面）との抵抗（摩擦）が大きすぎるとストランド９１の走行が不安定になる場合が有るので、ストランド９１の走行が安定する範囲で回転速度（一定時間あたりの回転量）を定める。

ガイドローラー９４Ａ，９４Ｂを走行方向と同じ方向に回転させる場合には駆動装置を設けなくてもよい。ガイドローラー９４Ａ，９４Ｂを回転させるのにある程度の抵抗（少なくとも、走行するストランド９１の摩擦力によりストランド９１と当速度で回転することがない程度の抵抗）を与えれば良い。これにより、ガイドローラー９４Ａ，９４Ｂはストランド９１の走行に追従して回転するが、与えられた抵抗によりストランド９１の走行速度より遅く（周速度が遅く）回転し、溝９４２の表面でストランドの表面を擦ることが可能になる。駆動装置を設けることも可能であるが、逆回転の場合と異なり、回転に抵抗を与える構成の方が簡便である。

このように、ストランド９１は冷却媒体９２中を走行しながらガイドローラー９４Ａ，９４Ｂの表面と接触し、ストランド９１の走行速度とガイドローラー９４Ａ，９４Ｂの回転速度（周速度）との差によってストランド９１の表面が溝９４２の表面で擦られ、ストランド９１の表面に付着する目やにが除去される。冷却媒体９２中でストランド９１をガイドローラ９４Ａ，９４Ｂの表面で擦ることで、除去された目やには冷却媒体９２中に分散され、ガイドローラー９４の表面に残留したり、ストランド９１の表面に再び付着したりすることが少ない。

この効果は、ストランド９１の走行速度と同じ周速度でガイドローラー９４Ａ，９４Ｂを回転させた場合には得られないものである。ストランド９１の走行速度とガイドローラー９４Ａ，９４Ｂの周速度を略同速度とした場合には、ストランド９１の表面を擦ることが出来ないだけでなく、むしろ溝９４２の表面によって目やにをストランドに張り付けたり、埋め込んだりすることになることも考えられる。具体的なガイドローラー９４Ａ，９４Ｂの回転（周）速度Ｖｒは、ストランドの速度Ｖｓに対して０．７≧Ｖｒ／Ｖｓ≧−０．２の関係であることが好ましい。上限はより好ましくは０．５≧Ｖｒ／Ｖｓであり、下限はより好ましくはＶｒ／Ｖｓ≧０である。Ｖｓはストランド９１の引き取り速度とすることができ、Ｖｒは（ガイドローラー９４Ａ，９４Ｂの半径−溝深さ）×２π×一分間の回転数で求まる。Ｖｒ／Ｖｓが正の場合、ガイドローラー９４Ａ，９４Ｂがストランド走行方向と同方向に回転する場合であり、負の場合はガイドローラー９４Ａ，９４Ｂがストランド走行方向と逆方向に回転する場合である。

ガイドローラー９４Ａ，９４Ｂは冷却槽中に１本あるいは複数本設けられるが、複数本の場合は全てのガイドローラー９４Ａ，９４Ｂを上述のような回転とする必要はなく、冷却媒体９３中にあり、吐出ノズル１２（ダイス）に最も近いガイドローラー（図３（ａ）では９４Ａ）を上記のように作動させるのが目やに除去に効果的である。

図４は、ガイドローラー９４の設置例の他の態様を示す図である。この態様では、ガイドローラー９４Ａと９４Ｂの間に更にガイドローラー９４Ａ’を設けている。このガイドローラー９４Ａ’は、ストランドのガイドローラー９４Ａと接触した側の外周面と逆側の外周面に接触するように設けられている。このような配置とすることにより、ストランドのほぼ全ての表面がガイドローラー９４Ａ及び９４Ａ’の表面によって擦られる構成となる。
ガイドローラー９４Ａ’の回転（周）速度Ｖｒ’は、ガイドローラー９４Ａと同様、ストランドの速度Ｖｓに対して０．７≧Ｖｒ’／Ｖｓ≧−０．２の関係を満たす値に設定される。

（多成分系での本発明の効果）
本発明の樹脂押出用ダイを使用してストランド状にする溶融樹脂組成物に特段の制限はない。溶融樹脂組成物はポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリフェニレンエーテル、ポリアセタールなどの熱可塑性樹脂の単一成分であってもよく、複数の熱可塑性樹脂の混合物でもよい。また溶融樹脂組成物に強化充填材を配合することができる。非限定的な強化充填材の例としては、ガラス繊維、カーボン繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、ホウ素繊維、窒化ホウ素繊維、窒化ケイ素チタン酸カリウム繊維、金属繊維などの無機繊維や、芳香族ポリアミド繊維、フッ素樹脂繊維などの有機繊維などが挙げられる。これらの強化充填材は、２種以上を組み合わせて使用することができる。

強化充填材と共に、あるいは別に、他の充填材を溶融樹脂組成物に配合することができる。他の充填材の非限定的な例としては、板状無機充填材、セラミックビーズ、アスベスト、ワラストナイト、タルク、クレー、マイカ、ゼオライト、カオリン、チタン酸カリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。これらの中でも、板状無機充填材を配合することにより、成形品の異方性およびソリを低減することができる。板状無機充填材の非限定的な例としては、ガラスフレーク、雲母、金属箔などを挙げることができる。これらの中ではガラスフレークが好適に使用される。

また、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−オクチルフェノール、ペンタエリスリチル−テトラキス〔３−（３’，５’−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕等のフェノール化合物、ジラウリル−３，３’−チオジプロピオネート、ペンタエリスリチル−テトラキス（３−ラウリルチオジプロピオネート）等のチオエーテル化合物、トリフェニルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト等の燐化合物などの抗酸化剤、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、モンタン酸やモンタン酸エステルに代表される長鎖脂肪酸およびそのエステル、シリコーンオイル等の離型剤などを溶融樹脂組成物に添加してもよい。

また、樹脂に難燃性を付与するために難燃剤を配合することができる。非限定的な難燃剤の例としては、有機ハロゲン化合物、アンチモン化合物、リン化合物、その他の有機難燃剤、無機難燃剤などが挙げられる。このうち、有機ハロゲン化合物としては、例えば、臭素化ポリカーボネート、臭素化エポキシ樹脂、臭素化フェノキシ樹脂、臭素化ポリフェニレンエーテル樹脂、臭素化ポリスチレン樹脂、臭素化ビスフェノールＡ、ペンタブロモベンジルポリアクリレート等が挙げられる。アンチモン化合物としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アンチモン酸ソーダ等が挙げられる。リン化合物としては、例えば、リン酸エステル、ポリリン酸、ポリリン酸アンモニウム、赤リン等が挙げられる。その他の有機難燃剤としては、例えば、メラミン、シアヌール酸などの窒素化合物などが挙げられる。その他の無機難燃剤としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ケイ素化合物、ホウ素化合物などが挙げられる。

また、必要に応じて、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸エステル、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリエステル、等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を配合することができる。これらの熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂は、２種以上を組み合わせて使用することもできる。

このように、上述の樹脂押出用ダイは、様々な溶融樹脂組成物の押出に適用することが可能である。しかし、目やにの発生し易い溶融樹脂組成物に適用することが特に効果的であることはいうまでもない。
溶融樹脂組成物が単一成分で構成されていると目やにの発生は僅かである。例えばポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリフェニレンエーテル、ポリアセタールなどの熱可塑性樹脂の単体で構成される溶融樹脂を押し出す場合、目やにの発生は少ない。

しかしながら、これらの熱可塑性樹脂の溶融樹脂に、上述した強化充填材、充填材、難燃剤、他の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などの他成分を添加すると目やにの発生が目立ってくる。これらの他成分が溶融樹脂組成物中５％以上含まれると目やにの発生が多くなり、１０％以上含まれると目やにの発生が顕著になる。そのため、上述した樹脂押出用ダイを、他成分が５％以上含まれる溶融樹脂組成物の押出に用いることで、目やにの発生及び混入を抑制する顕著な効果を享受することができる。

（離型剤の効果）
上述の樹脂押出用ダイを使用してストランド状に押出す溶融樹脂組成物に、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、モンタン酸やモンタン酸エステルに代表される長鎖脂肪酸およびそのエステル、シリコーンオイル等の離型剤を添加することにより、目やにの発生をさらに低減できる。これは溶融樹脂組成物に含まれる離型剤が、吐出孔出口でノズルの表面と溶融樹脂組成物の間の潤滑剤として機能し、溶融樹脂組成物がノズルに付着しづらくなる（目やにの発生がある程度抑制される）からである。さらに、ストランドの表面にこの種の離型剤が存在することになるので、ストランドへの目やにの付着力が小さくなり、ストランドに接してガイドするガイドローラーによる目やに擦り取り（摩擦による除去）効果が増す。
離型剤を溶融樹脂組成物に対して０．０３％以上添加すると含まれると目やに抑制効果や摩擦除去効果が現れ、特には０．１%以上添加すると目やに抑制効果や摩擦除去効果が顕著となる。一方、１％を超える割合で添加しても効果の向上が少ないため、コストの点から１％以下とすることが好ましい。

以下に、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。

＜実施例１＞
ダイス鋼ＳＫＤ１１を使用して図１に示すような樹脂押出用ダイを作製した。ダイのマニホールドの最大断面積Ｓ２は６７０ｍｍ^２、ノズルの直径ｄ１は３ｍｍφ、ノズルの長さは１７ｍｍであり、そのノズルを３個横に配置した。ノズル開口率は３．２％とした。

押出機に東芝社製ＴＥＭ３７ＢＳを使用し、条件は吐出量５０ｋｇ／ｈｒ（ノズルあたり１６．７ｋｇ／ｈｒ）、スクリュー回転数３００ｒｐｍとした。また、熱可塑性樹脂組成物には、ガラス繊維（オーエンスコーニング社製ＦＴ７３７）を３０重量％、ポリカーボネート（三菱エンジニアリングプラスチックス社製ユーピロンＳ３０００）を７０重量％、ポリエチレン系離型剤であるヘキストワックスＰＥ５２０パウダー(ヘキストインダストリー（株）)を樹脂分１００重量に対し０.５重量部含んだ熱可塑性樹脂組成物Ａを使用した。熱可塑性樹脂組成物Ａの、温度２８０度、せん断速度１００／秒におけるせん断粘度は１３００Ｐａ・ｓｅｃであった。
押出機のシリンダーと樹脂押出用ダイの設定温度を２５０℃とし、押出成形した。なお、樹脂温度は通常、ダイの設定温度より３０℃程度高い（すなわち、約２８０℃）と考えられる。

ダイスから出たストランドを図３（ａ）に示したような搬送、造粒構成を用い、引き取り速度（Ｖｓ）＝３５ｍ／ｍｉｎで引き取った。二本のガイドローラーの直径は４０ｍｍで溝深さは７．５ｍｍ、溝のピッチは９ｍｍのものを使用した。冷却媒体には水を用い、冷却槽９２内で最初にストランドと接するガイドローラー９４Ａとして、回転速度を制御可能なガイドローラーを設け、周速度（Ｖr）＝６ｍ／ｍｉｎとなるように回転させた。なお、上述の通り、正の周速度は、ガイドローラー９４Ａの回転方向がストランドの搬送方向に等しいことを意味する（すなわち、図３（ａ）におけるガイドローラー９４Ａとは逆の回転方向である）。
なお、ガイドローラー９４Aを回転させるのに、駆動部に住友重機械工業（株）製の小型ギアモーターCNHM02-4085-AV-11を使用し、同じく住友重機械工業（株）製のインバーターHF3202-A20を使用して回転速度を制御した。

１時間連続して押出成形を行った。押出成形中にＲＩＯＮ株式会社製のポケッタブル振動計ＶＭ−６３Ａ ”ＲＩＯＶＩＢＲＯ”をダイに押し当て、ダイの振動量、振動速度を測定した。振幅は０．００８ｍｍ、振動速度は０．４２ｍｍ／秒であった。
１時間連続した押出成形後、ノズルの周辺に目やにの発生が確認されたが、ペレタイザー９６で製造した製品ペレット中、目やにが付着したペレットの存在は発見できなかった（０個）。１時間の連続成形後に３個のノズルの周辺に付着した目やにを捕集し、その重量を測定したところ３６ｍｇであった。

実施例２
ガイドローラー９４の周速度Ｖｒを１４ｍ／ｍｉｎとした以外は実施例１と同様にして押出成形した。ダイの振動量、振動速度の測定結果も実施例１と同様であった。
１時間連続した押出成形後、ノズルの周辺に目やにの発生が確認されたが、目やにが付着した製品ペレットの存在は発見できなかった（０個）。１時間の連続成形後に３個のノズルの周辺に付着した目やにを捕集し、その重量を測定したところ３９ｍｇであった。

実施例３
ノズル長を３７ｍｍとした以外は実施例１と同様にして押出成形した。ダイの振動量、振動速度の測定結果も実施例１と同様であった。
１時間連続した押出成形後、ノズルの周辺に目やにの発生が確認されたが、目やにが付着した製品ペレットの存在は発見できなかった（０個）。１時間の連続成形後に３個のノズルの周辺に付着した目やにを捕集し、その重量を測定したところ７２ｍｇであった。

実施例４
ノズルの直径は変更せず、マニホールド最大断面積を３５２ｍｍ^２としてノズル開口率を６％にした以外は実施例１と同様にして押出成形した。ダイの振動量、振動速度の測定結果も実施例１と同様であった。
１時間連続した押出成形後、ノズルの周辺に目やにの発生が確認されたが、目やにが付着した製品ペレットの存在は発見できなかった（０個）。１時間の連続成形後に３個のノズルの周辺に付着した目やにを捕集し、その重量を測定したところ４２ｍｇであった。

実施例５
マニホールド最大断面積を４７０ｍｍ^２とし、さらにノズル直径を４．１ｍｍとして、ノズル開口率を１１％とした以外は実施例１と同様にして押出成形した。ダイの振動量、振動速度の測定結果も実施例１と同様であった。
１時間連続した押出成形後、ノズルの周辺に目やにの発生が確認されたが、目やにが付着した製品ペレットの存在は発見できなかった（０個）。１時間の連続成形後に３個のノズルの周辺に付着した目やにを捕集し、その重量を測定したところ５５ｍｇであった。
なお、押出成形中、ストランドの吐出に脈動が見られた。これは、ノズル開口率が大きい（絞り込み率が小さい）ことによるものと考えられる。長時間の運転ではストランドが切れる可能性もあった。

実施例６
ダイヘッド３を振動させる加振機として、小型電型振動試験装置（有限会社旭製作所製ＷａｖｅＭａｋｅｒ０１）を取り付け、上下方向に２０Ｈｚ、出力５０％の振動を加えた以外は実施例１と同様にして押出成形した。押出成形中にＲＩＯＮ株式会社製のポケッタブル振動計ＶＭ−６３Ａ ”ＲＩＯＶＩＢＲＯ”をダイに押し当て、ダイの振動量、振動速度を測定したところ、振幅は０．０１ｍｍ、振動速度は１．０ｍｍ／秒であった。
１時間連続した押出成形後、ノズルの周辺に目やにの発生が確認されたが、目やにが付着した製品ペレットの存在は発見できなかった（０個）。１時間の連続成形後に３個のノズルの周辺に付着した目やにを捕集し、その重量を測定したところ２１ｍｇであった。

実施例７
ダイヘッド３を振動させる加振機として、小型電型振動試験装置（有限会社旭製作所製ＷａｖｅＭａｋｅｒ０１）を取り付け、上下方向に２０Ｈｚ、出力１００％の振動を加えた以外は実施例１と同様にして押出成形した。押出成形中にＲＩＯＮ株式会社製のポケッタブル振動計ＶＭ−６３Ａ ”ＲＩＯＶＩＢＲＯ”をダイに押し当て、ダイの振動量、振動速度を測定したところ、振幅は０．０１８ｍｍ、振動速度は２．１ｍｍ／秒であった。
１時間連続した押出成形後、ノズルの周辺に目やにの発生が確認されたが、目やにが付着した製品ペレットの存在は発見できなかった（０個）。１時間の連続成形後に３個のノズルの周辺に付着した目やにを捕集し、その重量を測定したところ１５ｍｇであった。

実施例８
ガイドローラー９４Ａを停止させ、周速度Ｖｒを０ｍ／ｍｉｎにした以外は実施例６と同様にして押出成形した。押出成形中にＲＩＯＮ株式会社製のポケッタブル振動計ＶＭ−６３Ａ ”ＲＩＯＶＩＢＲＯ”をダイに押し当て、ダイの振動量、振動速度を測定したところ、振幅は０．０８ｍｍ、振動速度は０．４２ｍｍ／秒であった。
１時間連続した押出成形後、ノズルの周辺に目やにの発生が確認されたが、目やにが付着した製品ペレットの存在は発見できなかった（０個）。１時間の連続成形後に３個のノズルの周辺に付着した目やにを捕集し、その重量を測定したところ３８ｍｇであった。

実施例９
ノズル長を６ｍｍとした以外は実施例１と同様にして押出成形した。ダイの振動量、振動速度の測定結果も実施例１と同様であった。
１時間連続した押出成形後、ノズルの周辺に目やにの発生が確認されたが、目やにが付着した製品ペレットの存在は発見できなかった（０個）。１時間の連続成形後に３個のノズルの周辺に付着した目やにを捕集し、その重量を測定したところ５４ｍｇであった。

実施例１０
実施例１において、吐出ノズルのうち２つを塞ぎ、ノズル数を１つとした。これにより、樹脂吐出量はノズルあたり５０ｋｇ／ｈｒ、ノズル開口率が１．０６％になった。また、樹脂吐出量の増加に対応してストランドの引き取り速度Ｖｓを１０５ｍ／ｍｉｎ、ガイドローラー９４Ａの周速度Ｖｒを２５ｍ／ｍｉｎとした。
他の条件は実施例１と同様にして押出成形した。ダイの振動量、振動速度の測定結果も実施例１と同様であった。
１時間連続した押出成形後、ノズルの周辺に目やにの発生が確認されたが、目やにが付着した製品ペレットの存在は発見できなかった（０個）。１時間の連続成形後にノズルの周辺に付着した目やにを捕集し、その重量を測定したところ８１ｍｇであった。

実施例１１
熱可塑性樹脂組成物を、ガラス繊維（オーエンスコーニング社製１８３Ｈ−１３Ｐ）を３０重量％、ポリブチレンテレフタレート（三菱エンジニアリングプラスチックス社製ノバレックス５００８）を７０重量％、パラフィン系離型剤であるパラフィンワックス１５５（日本精蝋（株））を樹脂分１００重量に対し０．５重量部含んだ熱可塑性樹脂組成物Ｂとした。熱可塑性樹脂組成物Ｂの温度２８０度、せん断速度１００／秒におけるせん断粘度は３４０Ｐａ・ｓｅｃであった。
他の条件は実施例１と同様にして押出成形した。ダイの振動量、振動速度の測定結果も実施例１と同様であった。
１時間連続した押出成形後、ノズルの周辺に目やにの発生が確認されたが、目やにが付着した製品ペレットの存在は発見できなかった（０個）。１時間の連続成形後に３個のノズルの周辺に付着した目やにを捕集し、その重量を測定したところ３８ｍｇであった。

比較例１
ガイドローラー９４Ａの周速度を、ストランドの引き取り速度と等しい３５ｍ／ｍｉｎとした以外は実施例１と同様にして押出成形した。ダイの振動量、振動速度の測定結果も実施例１と同様であった。
１時間連続した押出成形後、ノズルの周辺に目やにの発生が確認され、また、目やにが付着した製品ペレットが７個見つかった。１時間の連続成形後に３個のノズルの周辺に付着した目やにを捕集し、その重量を測定したところ３８ｍｇであった。

比較例２
ガイドローラー９４Ａの周速度を２９ｍ／ｍｉｎとした以外は実施例１と同様にして押出成形した。ダイの振動量、振動速度の測定結果も実施例１と同様であった。
１時間連続した押出成形後、ノズルの周辺に目やにの発生が確認され、また、目やにが付着した製品ペレットが３個見つかった。１時間の連続成形後に３個のノズルの周辺に付着した目やにを捕集し、その重量を測定したところ３７ｍｇであった。

比較例３
熱可塑性樹脂組成物Ｂを用いた以外は、比較例１と同様にして押出成形した。ダイの振動量、振動速度の測定結果も比較例１と同様であった。
１時間連続した押出成形後、ノズルの周辺に目やにの発生が確認され、また、目やにが付着した製品ペレットが５個見つかった。１時間の連続成形後に３個のノズルの周辺に付着した目やにを捕集し、その重量を測定したところ４０ｍｇであった。

以上の実施例、比較例の条件及び評価結果を以下に示す。

以上説明したように、本発明によれば、ストランド状に押し出された溶融樹脂の搬送経路中の冷却媒体中に設けられているガイドローラーを利用することで、樹脂ストランドに付着した目やにを簡単な構成で、かつ効果的に除去することが可能となるという顕著な効果を実現できる。また、押出に用いる吐出ノズルの開口率および長さが特定の条件を満たすように調整することにより、目やにの発生を抑制することが可能となり、製品ペレットへの目やに付着や混入を一層抑制することが可能になる。従って、連続して品質の良い樹脂製品を製造することが可能になる。

以上、本発明の好ましい実施形態を添付図面の参照により説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々な形態に変更可能である。

Claims

熱可塑性樹脂組成物からなる溶融樹脂を、吐出ノズルを有する樹脂押出用ダイを用いて前記吐出ノズルからストランド状に押出成形し、該ストランドを冷却媒体中に設置されたガイドローラーによってガイドしつつ冷却するにあたり、当該樹脂ストランドを引き取り速度Ｖｓ（ｍ／ｍｉｎ）で引き取るとともに、
前記ガイドローラーの前記樹脂ストランドの接する外周面の移動速度をＶｒ（ｍ／ｍｉｎ）とした場合に、０．５≧Ｖｒ／Ｖｓ≧−０．２の関係を満たすように、前記引き取り速度及び前記移動速度並びに前記ガイドローラーの回転方向を決定することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の押出成形方法。
前記吐出ノズルの長さＬが３５ｍｍ≧Ｌ≧７ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物の押出成形方法。
前記樹脂押出用ダイが、
前記吐出ノズルを複数有する口金と、
前記溶融樹脂の圧力を均一化させて前記複数の吐出ノズルに供給するためのマニホールドと、
を有し、
前記複数の吐出ノズル各々の、前記溶融樹脂の押し出し方向と直交する最小の断面積の合計面積(S1)と、前記マニホールドの前記押し出し方向と直交する最大断面積(S2)との比Ｓ１／Ｓ２で定められるノズル開口率が、１０％≧Ｓ１／Ｓ２≧１．２％であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱可塑性樹脂組成物の押出成形方法。
前記樹脂押出用ダイを
振幅：０．００５ｍｍ〜０．２ｍｍ
振動速度：０．３ｍｍ／秒〜５ｍｍ／秒
の範囲内で振動させながら、前記溶融樹脂を押出成形することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物の押出成形方法。