JP6782927B2 - Manufacturing method of composite resin material - Google Patents

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Description

この発明は、合成樹脂と石炭灰を混合して成る複合樹脂材料の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of producing a composite resin material comprising a mixture of synthetic resin and coal ash.

従来、石炭火力発電所から排出されるフライアッシュ等の石炭灰を有効利用するための技術として、合成樹脂と石炭灰とを混合した複合樹脂材料が提案されている。例えば、特許文献1には、少なくとも一部が不飽和カルボン酸の添加により酸変性された熱可塑性樹脂と石炭灰とを、所定の比率で混合して成る石炭灰混入熱可塑性樹脂材料が開示されている。この石炭灰混入熱可塑性樹脂材料は、石炭灰、熱可塑性樹脂原料及び不飽和カルボン酸をラジカル開始剤と共にペレット化工程に導入し、その溶融混練過程で、熱可塑性樹脂原料の不飽和カルボン酸による酸変性を同時進行させることによって製造される。この石炭灰混入熱可塑性樹脂材料及びその製造方法によれば、熱可塑性樹脂に石炭灰を混合した材料による成形品の強度を向上させるものである。 Conventionally, as a technique for effectively utilizing coal ash such as fly ash discharged from a coal-fired power plant, a composite resin material in which a synthetic resin and coal ash are mixed has been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a coal ash-mixed thermoplastic resin material obtained by mixing at least a part of a thermoplastic resin acid-modified by adding an unsaturated carboxylic acid and coal ash in a predetermined ratio. ing. In this thermoplastic resin material mixed with coal ash, coal ash, a thermoplastic resin raw material and an unsaturated carboxylic acid are introduced into a pelletization step together with a radical initiator, and in the melt-kneading process, the unsaturated carboxylic acid of the thermoplastic resin raw material is used. Manufactured by simultaneous acid denaturation. According to this coal ash mixed thermoplastic resin material and the method for producing the same, the strength of a molded product made of a material obtained by mixing coal ash with a thermoplastic resin is improved.

また、特許文献2には、フライアッシュを合成樹脂に混練する高分子複合材料の製造装置及びその製造方法が開示されている。この製造装置は、原料を投入するホッパーが上流側に設けられ混練物が押し出されるダイ部が下流側に設けられるシリンダと、このシリンダの内部で軸回転し上流から下流に向かって原料を押し出しながら加熱させ混練物にするスクリューと、混練物から分離したガス成分をシリンダから排出するベント部が設けられている。そして、フライアッシュ、合成高分子及び液媒を別々に収容しそれぞれ所定の分量を供給する容器と、供給されたフライアッシュ、合成高分子及びこれら粉体の分散剤としての液媒を一緒に混合し、原料としてシリンダのホッパーに投入する混合部とを備えている。この高分子複合材料の製造装置及びその製造方法によれば、フライアッシュ、合成高分子材料及び液媒である水を混合してからシリンダのホッパーに供給することにより、フライアッシュが高配合率でも均一に分散した高分子複合材料を作ることができ、フライアッシュを均一に分散するための過剰の水を投入する必要がなく、水の排出時に大量の気化熱が奪われることがないようにしたものである。 Further, Patent Document 2 discloses an apparatus for producing a polymer composite material in which fly ash is kneaded with a synthetic resin, and a method for producing the same. This manufacturing device has a cylinder in which a hopper for charging raw materials is provided on the upstream side and a die portion for extruding kneaded material is provided on the downstream side, and while the raw materials are pushed out from upstream to downstream by rotating the shaft inside this cylinder. A screw that is heated to make a kneaded product and a vent portion that discharges a gas component separated from the kneaded product from a cylinder are provided. Then, a container that separately stores the fly ash, the synthetic polymer, and the liquid medium and supplies a predetermined amount thereof, and the liquid medium as the dispersant of the supplied fly ash, the synthetic polymer, and these powders are mixed together. However, it is equipped with a mixing section that is charged into the hopper of the cylinder as a raw material. According to this polymer composite material manufacturing apparatus and its manufacturing method, fly ash, synthetic polymer material and water as a liquid medium are mixed and then supplied to the hopper of the cylinder, so that fly ash can be mixed even at a high content. It is possible to make a uniformly dispersed polymer composite material, it is not necessary to add excess water to uniformly disperse fly ash, and a large amount of heat of vaporization is not taken away when water is discharged. It is a thing.

特開2000−136311号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-136311 特許第5584807号公報Japanese Patent No. 5584807

一般に、ペレット状又はパウダー状の樹脂原料に石炭灰を混合し、樹脂原料中に石炭灰の粒子を均一に分散させるのは容易なことでない。特許文献1の石炭灰混入熱可塑性樹脂材料の製造方法に記載されている方法では、樹脂原料中に十分に均一に石炭灰の粒子を分散させることはできず、複合樹脂材料の強度の向上や混合可能な石炭灰の割合に制限があった。さらに、製造された石炭灰混入熱可塑性樹脂材料の内部には混練工程で発生するガスにより細かい気泡が多数形成され、外観が良くなく、強度を下げてしまうものであった。 In general, it is not easy to mix coal ash with a pellet-shaped or powder-shaped resin raw material and uniformly disperse coal ash particles in the resin raw material. With the method described in the method for producing a thermoplastic resin material mixed with coal ash in Patent Document 1, the coal ash particles cannot be sufficiently and evenly dispersed in the resin raw material, and the strength of the composite resin material can be improved. There was a limit to the proportion of coal ash that could be mixed. Further, a large number of fine bubbles are formed inside the produced thermoplastic resin material mixed with coal ash due to the gas generated in the kneading step, and the appearance is not good and the strength is lowered.

また、特許文献2の高分子複合材料の製造装置及びその製造方法に開示されているように、分散剤として好適としている水を所定量混合しても、特許文献1の場合と同様に、樹脂原料中に十分に均一に石炭灰の粒子を分散させることはできず、しかも液媒である水により、内部に細かい気泡が多数でき、強度も低いものであった。 Further, as disclosed in the polymer composite material manufacturing apparatus and the manufacturing method thereof in Patent Document 2, even if a predetermined amount of water suitable as a dispersant is mixed, the resin is similar to the case of Patent Document 1. It was not possible to disperse the particles of coal ash sufficiently uniformly in the raw material, and the water as the liquid medium produced a large number of fine bubbles inside and the strength was low.

この発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、石炭灰の有効利用を促進し、内部に生じる気泡が少なくて外観が良好であり、十分な材料強度が得られ、製造工程もシンプルな複合樹脂材料の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the background technology, promotes effective utilization of coal ash, has few bubbles generated inside, has a good appearance, can obtain sufficient material strength, and is manufactured. An object of the present invention is to provide a method for producing a composite resin material having a simple process.

本発明は、石炭灰、鉱物油、合成樹脂原料、及び酸変成剤を一度に混合し、加圧加熱下で混練して、前記合成樹脂原料を溶融させて前記酸変成剤により酸変性させるとともに、前記鉱物油により前記合成樹脂原料中に前記石炭灰を均一に分散させて複合樹脂材料を形成する複合樹脂材料の製造方法である。 In the present invention, coal ash, mineral oil, synthetic resin raw material, and acid modifier are mixed at once and kneaded under pressure and heating to melt the synthetic resin raw material and acid-modify it with the acid modifier. , A method for producing a composite resin material in which the coal ash is uniformly dispersed in the synthetic resin raw material with the mineral oil to form a composite resin material.

前記合成樹脂原料は、不飽和カルボン酸の酸変成剤により酸変性するものである。前記酸変成剤は、無水マレイン酸グラフト化ポリオレフィン樹脂であり、添加量は、前記合成樹脂原料に対して1〜6質量%混合し製造する。前記石炭灰と混合する前記鉱物油は、流動パラフィンが好ましい。 The synthetic resin raw material is acid-modified with an acid modifier of an unsaturated carboxylic acid. The acid modifier is a maleic anhydride grafted polyolefin resin, and the amount of the acid modifier added is 1 to 6% by mass with respect to the synthetic resin raw material. The mineral oil to be mixed with the coal ash is preferably liquid paraffin.

前記混練時の温度は、前記合成樹脂原料の溶融温度よりも高く、前記鉱物油の気化温度よりも低いものである。前記石炭灰は、全体の20〜80質量%の割合で混合し、混練により前記石炭灰を前記複合樹脂原料中に均一に分散させて押し出して成形するものである。 The temperature at the time of kneading is higher than the melting temperature of the synthetic resin raw material and lower than the vaporization temperature of the mineral oil. The coal ash is mixed at a ratio of 20 to 80% by mass of the whole, and the coal ash is uniformly dispersed in the composite resin raw material by kneading and extruded to be formed.

前記鉱物油は、前記石炭灰の粒子表面に付着浸透し、前記石炭灰の粒子が前記鉱物油を介して前記合成樹脂原料中に均一に分散するものであるThe mineral oil adheres to and permeates the surface of the coal ash particles, and the coal ash particles are uniformly dispersed in the synthetic resin raw material via the mineral oil.

前記鉱物油の少なくとも一部が、前記石炭灰の表面及び前記原料樹脂中に残留するものである。 At least a part of the mineral oil remains on the surface of the coal ash and in the raw material resin.

前記鉱物油は、前記石炭灰に対して0.2〜0.7質量%の割合で混合する。前記流動パラフィンは、前記石炭灰に対して0.4〜0.5質量%の割合で混合するものである。 The mineral oil is mixed in a proportion of 0.2 to 0.7% by mass with respect to the coal ash. The liquid paraffin is mixed with the coal ash at a ratio of 0.4 to 0.5% by mass.

本発明の複合樹脂材料の製造方法によれば、石炭灰と鉱物油、及び合成樹脂原料と酸変成剤を一度に混合して混練するので、混練により合成樹脂原料に石炭灰粒子が均一分散して混ざり合う。合成樹脂原料は、特に酸変成剤である無水マレイン酸グラフト化ポリオレフィン樹脂等により酸変性され、鉱物油ともに石炭灰粒子の中にも確実に入り込み、より強度の高い複合樹脂材料を形成することができる。しかも、この製造方法は、工程が短く、製造装置をシンプルにすることができ、合成樹脂原料の熱変性を抑えることができ、複合樹脂材料の品質や製品強度、紫外線に対する劣化が少なく、耐候性の高い樹脂材料を提供することができる。 According to the method for producing a composite resin material of the present invention, coal ash and mineral oil, and a synthetic resin raw material and an acid modifier are mixed and kneaded at once, so that the coal ash particles are uniformly dispersed in the synthetic resin raw material by kneading. Mix with each other. The synthetic resin raw material is acid-modified with an acid modifier such as maleic anhydride grafted polyolefin resin, and both mineral oil can surely enter into coal ash particles to form a stronger composite resin material. it can. Moreover, this manufacturing method has a short process, can simplify the manufacturing equipment, can suppress thermal denaturation of the synthetic resin raw material, has little deterioration in the quality and product strength of the composite resin material, and is weather resistant. It is possible to provide a high-quality resin material.

また本発明による複合樹脂材料は、多孔質の石炭灰粒子の孔中にも合成樹脂材料が確実に入り込み、石炭灰の使用量を増やすことができ、成形強度が高く、紫外線に対する劣化が少なく耐候性が高い。従って、耐久性があり外観上も良好な複合樹脂材料による樹脂成形品を製造することができる。 Further, in the composite resin material according to the present invention, the synthetic resin material can surely enter into the pores of the porous coal ash particles, the amount of coal ash used can be increased, the molding strength is high, the deterioration to ultraviolet rays is small, and the weather resistance is low. Highly sexual. Therefore, it is possible to manufacture a resin molded product made of a composite resin material which is durable and has a good appearance.

この発明の一実施形態の複合樹脂材料の成型工程を示す図である。It is a figure which shows the molding process of the composite resin material of one Embodiment of this invention. この実施形態の複合樹脂材料の製造装置を示す模式図と概略縦断面図(a)と、概略横断面図(b)である。It is a schematic view which shows the manufacturing apparatus of the composite resin material of this embodiment, the schematic vertical sectional view (a), and the schematic horizontal sectional view (b). この発明の実施例の複合樹脂材料の曲げ最大応力の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the bending maximum stress of the composite resin material of the Example of this invention. この発明の実施例の複合樹脂材料の引張最大応力の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the maximum tensile stress of the composite resin material of the Example of this invention. この発明の実施例の複合樹脂材料の衝撃値の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the impact value of the composite resin material of the Example of this invention. この発明の実施例の複合樹脂材料の弾性率の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the elastic modulus of the composite resin material of the Example of this invention. この発明の実施例の複合樹脂材料の引張弾性率の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the tensile elastic modulus of the composite resin material of the Example of this invention. この発明の実施例の複合樹脂材料の断面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the cross section of the composite resin material of the Example of this invention. この発明の実施例の複合樹脂材料(a)及び合成樹脂原料(b)の各電子顕微鏡写真である。It is each electron micrograph of the composite resin material (a) and the synthetic resin raw material (b) of the Example of this invention.

以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図1はこの発明の一実施形態を示すもので、この実施形態の複合樹脂材料10は、石炭灰12と鉱物油である流動パラフィン14、及び適宜の合成樹脂原料16を混練して成る。流動パラフィン14は、後述するように石炭灰12に混合され、多孔質の石炭灰12の粒子表面及び孔中に浸透している。そして、石炭灰12は、流動パラフィン14が界面活性剤として機能し、合成樹脂原料16中に均一に分散して成るものである。合成樹脂原料16は、不飽和カルボン酸である無水マレイン酸グラフト化ポリオレフィン樹脂の酸変成剤18が添加されて酸変性され、界面活性が改善され、強度も向上しているものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which the composite resin material 10 of this embodiment is made by kneading coal ash 12, liquid paraffin 14 which is a mineral oil, and an appropriate synthetic resin raw material 16. The liquid paraffin 14 is mixed with the coal ash 12 as described later and permeates into the particle surface and the pores of the porous coal ash 12. The coal ash 12 is formed by the liquid paraffin 14 functioning as a surfactant and uniformly dispersed in the synthetic resin raw material 16. The synthetic resin raw material 16 is acid-denatured by adding an acid denaturing agent 18 of a maleic anhydride grafted polyolefin resin, which is an unsaturated carboxylic acid, to improve the surface activity and the strength.

なお、石炭灰12は、例えば、石炭火力発電所から排出されるフライアッシュやクリンカアッシュであり、成分として酸化鉄(Fe)、やシリカ(SiO)、アルミナ(Al)、その他CaO,MgO,NaO等の酸化物が含まれている。フライアッシュは、石炭を燃焼させたときに発生する石炭灰のうち、電気集塵機で捕集された微粉末状の灰のことで、粒径が約0.01mm〜0.1mm、平均粒径が25μm程度と小さいので、特に加工せずに混練工程1に投入できる。クリンカアッシュは、ボイラの底部に落下した塊状の灰のことで、粒径が約0.1mm〜10mmとやや大きいので、フライアッシュと同程度に細かく破砕してから第1混合工程に投入することが好ましい。石炭灰12は、水分含有量が少ない方が好ましく、保管時に吸湿により石炭灰12に含まれる水分含有量は、5質量%未満、好ましくは2質量%未満であると良い。 The coal ash 12 is, for example, fly ash or cleaner ash discharged from a coal-fired power plant, and has iron oxide (Fe 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), and alumina (Al 2 O 3 ) as components. other CaO, MgO, contains oxides of Na 2 O or the like. Fly ash is a fine powdered ash collected by an electrostatic collector among the coal ash generated when coal is burned, and has a particle size of about 0.01 mm to 0.1 mm and an average particle size. Since it is as small as about 25 μm, it can be put into the kneading step 1 without any special processing. Clinker ash is a lumpy ash that has fallen to the bottom of the boiler and has a slightly large particle size of about 0.1 mm to 10 mm. Therefore, it should be crushed as finely as fly ash before being put into the first mixing step. Is preferable. The coal ash 12 preferably has a low water content, and the water content contained in the coal ash 12 due to moisture absorption during storage is preferably less than 5% by mass, preferably less than 2% by mass.

流動パラフィン14は、原油から精製された鉱物油の、炭素原子の数が20以上のアルカンであるパラフィンのうち、オレフィン系炭化水素に富み常温では液体の油である。流動パラフィン14以外に、用いることができる鉱物油としては、潤滑油や作動油等として用いられる油でも良い。流動パラフィン14は、動粘度が40℃のとき、10mm/s〜100mm/s、好ましくは20mm/s〜40mm/s、100℃のとき、2.5mm/s〜11.5mm/s、好ましくは4.0mm/s〜7.0mm/sである。流動パラフィン14等のここで用いる鉱物油の気化温度は、合成樹脂原料16の溶融温度よりも高いものであり、合成樹脂原料16の溶融時にも容易に気化ぜず、石炭灰12及び合成樹脂原料16の均一な混合及び混練に寄与するものである。 The liquid paraffin 14 is a mineral oil refined from crude oil, which is an alkane having 20 or more carbon atoms, and is rich in olefin hydrocarbons and liquid at room temperature. In addition to the liquid paraffin 14, the mineral oil that can be used may be an oil used as a lubricating oil, a hydraulic oil, or the like. Liquid paraffin 14, when the kinematic viscosity is 40 ℃, 10mm 2 / s~100mm 2 / s, preferably when the 20mm 2 / s~40mm 2 / s, 100 ℃, 2.5mm 2 /s~11.5mm 2 / s, preferably 4.0mm 2 /s~7.0mm 2 / s. The vaporization temperature of the mineral oil used here, such as liquid paraffin 14, is higher than the melting temperature of the synthetic resin raw material 16, and does not easily vaporize when the synthetic resin raw material 16 is melted, and the coal ash 12 and the synthetic resin raw material are not easily vaporized. It contributes to uniform mixing and kneading of 16.

合成樹脂原料16は、熱可塑性樹脂が好適に用いられる。合成樹脂原料16として採用することができる熱可塑性樹脂は、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−アクリル酸エチル共重合体(EEA)等のポリオレフィン系の樹脂が好適である。またこれらに限定されることなく、その他、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリスチレン(PS)、アクリル・ブチレン・スチレン(ABS)、ポリ乳酸(PLA)、ポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリカプロラクトン(PCL)、テグラノボン(商標)や、マクロテク・リサーチ社(米国)のECMマスターバッチ(商品名)等、加熱により熱流動する性質を有し押出成形が可能なものであれば、特に制限無く用いることができる。さらに、これら熱可塑性樹脂は、二種以上混合して使用してもよい。 As the synthetic resin raw material 16, a thermoplastic resin is preferably used. The thermoplastic resin that can be used as the synthetic resin raw material 16 is low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), ethyl ethylene-ethyl acetate. Polypropylene-based resins such as copolymer (EEA) are suitable. In addition, without being limited to these, polycarbonate resin (PC), polyethylene terephthalate resin (PET), polystyrene (PS), acrylic butylene styrene (ABS), polylactic acid (PLA), polybutylene succinate (PBS). ), Polycaprolactone (PCL), Tegranobon ™, ECM Masterbatch (trade name) of Macrotech Research (USA), etc., as long as they have the property of heat-flowing by heating and can be extruded. It can be used without particular limitation. Further, these thermoplastic resins may be used by mixing two or more kinds.

なお、酸変成剤18は、溶融状態における異種の樹脂同士の結合を助けたり、加工性の改善や、ガラス繊維、エラストマー、難燃剤の均一な分散のために使用される機能性樹脂である。例えば、無水マレイン酸が用いられ、具体的には、一例として無水マレイン酸グラフト化ポリオレフィン樹脂であるデュポン株式会社製FUSABOND(登録商標)P613RESINを用いることができる。添加量は、合成樹脂原料16に対して1〜6質量%混合する。 The acid modifier 18 is a functional resin used for assisting the bonding of dissimilar resins in a molten state, improving processability, and uniformly dispersing glass fibers, elastomers, and flame retardants. For example, maleic anhydride is used, and specifically, FUSABOND (registered trademark) P613RESIN manufactured by DuPont Co., Ltd., which is a maleic anhydride grafted polyolefin resin, can be used as an example. The amount added is 1 to 6% by mass with respect to the synthetic resin raw material 16.

次に、この実施形態の複合樹脂材料10の製造方法について、図1、図2に基づいて説明する。まず、ホッパー20に粒状の合成樹脂原料16を入れ、ホッパー22には、石炭灰12を入れ、隣接するホッパー24に酸変成剤18を入れる。合成樹脂原料16はポリプロピレンであり、例えば商品名ノバテックPPMA3(日本ポリプロ株式会社製)である。石炭灰12はフライアッシュであり、酸変成剤18として、例えば上記FUSABONDを入れる。 Next, the method for producing the composite resin material 10 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. First, the granular synthetic resin raw material 16 is put in the hopper 20, the coal ash 12 is put in the hopper 22, and the acid modifier 18 is put in the adjacent hopper 24. The synthetic resin raw material 16 is polypropylene, for example, trade name Novatec PPMA3 (manufactured by Japan Polypropylene Corporation). The coal ash 12 is fly ash, and the above-mentioned FUSABOND is added as the acid modifier 18.

混合工程では、ホッパー20,22,24の下方に設けられたミキサー26に、石炭灰12、流動パラフィン14、合成樹脂原料16、及び酸変成剤18を、各ホッパー20,22,24から入れる。流動パラフィン14は、例えば商品名ハイコールK−230(カネダ株式会社製)である。流動パラフィン14の添加量は、石炭灰12に対して0.2〜0.7質量%となるものであり、好ましくは0.4〜0.5質量%であり、気温、湿度、その他の添加剤の量によって変える。これにより、石炭灰12及び粒状の合成樹脂原料16の表面に、流動パラフィン14が付着し、石炭灰12と粒状の合成樹脂原料16がスムーズに均一に混合される。 In the mixing step, coal ash 12, liquid paraffin 14, synthetic resin raw material 16, and acid modifier 18 are put into the mixer 26 provided below the hoppers 20, 22, and 24 from the hoppers 20, 22, and 24, respectively. The liquid paraffin 14 is, for example, trade name HYCOAL K-230 (manufactured by Kaneda Co., Ltd.). The amount of the liquid paraffin 14 added is 0.2 to 0.7% by mass, preferably 0.4 to 0.5% by mass with respect to the coal ash 12, and the temperature, humidity, and other additions are high. It depends on the amount of the agent. As a result, the liquid paraffin 14 adheres to the surfaces of the coal ash 12 and the granular synthetic resin raw material 16, and the coal ash 12 and the granular synthetic resin raw material 16 are smoothly and uniformly mixed.

酸変成剤18の添加量は、合成樹脂原料16に対して1〜6質量%程度、好ましくは3〜5質量%であり、合成樹脂原料16の状態や、石炭灰12に混練する流動パラフィン14の量によって変える。合成樹脂原料16と石炭灰12の混合質量比は、8:2〜2:8、例えば1:1、または3:7等、適宜変更可能である。 The amount of the acid modifier 18 added is about 1 to 6% by mass, preferably 3 to 5% by mass, based on the synthetic resin raw material 16, the state of the synthetic resin raw material 16 and the liquid paraffin 14 kneaded with the coal ash 12. It depends on the amount of. The mixed mass ratio of the synthetic resin raw material 16 and the coal ash 12 can be appropriately changed, such as 8: 2 to 2: 8, for example, 1: 1 or 3: 7.

混合工程により作られた混合物9は、複合樹脂材料10を混練するための後述する2軸押出機32の上に位置する計量攪拌機28に投入される。計量攪拌機28の下方には定量供給装置30が設けられ、計量攪拌機28から、混合物9を定量供給装置30により2軸押出機32に投入し、加圧加熱下で混練する混練工程を行って、複合樹脂材料10を作る。 The mixture 9 produced by the mixing step is charged into a metering stirrer 28 located on a twin-screw extruder 32 described later for kneading the composite resin material 10. A metering and stirring device 30 is provided below the metering and stirring machine 28, and the mixture 9 is charged into the twin-screw extruder 32 by the metering and stirring device 30 from the metering and stirring machine 28, and kneading is performed under pressure heating. Make the composite resin material 10.

ここで、一般的な2軸押出機32について説明する。2軸押出機32は、混合物9を投入する投入口34が上流側に設けられ、混練して作られた複合樹脂材料10が押し出される押出口36が下流側端部に設けられている。シリンダ38には、シリンダ38の内部に軸回転し上流から下流に向かって混合物9を押し出しながら入熱させて混練するスクリュー39と、混合物9から分離したガス成分をシリンダ38から排出するベント部40が設けられている。スクリュー39は、2本が互いに平行に設けられ、螺旋方向が同じで同方向に回転するスクリューである。 Here, a general twin-screw extruder 32 will be described. The twin-screw extruder 32 is provided with an inlet 34 for charging the mixture 9 on the upstream side, and an extrusion port 36 on the downstream end for extruding the composite resin material 10 made by kneading. The cylinder 38 has a screw 39 that rotates around the inside of the cylinder 38 to heat the mixture 9 while pushing it from the upstream to the downstream and kneads the mixture, and a vent portion 40 that discharges the gas component separated from the mixture 9 from the cylinder 38. Is provided. The screw 39 is a screw in which two screws are provided in parallel with each other and have the same spiral direction and rotate in the same direction.

シリンダ38の外周面には、ヒータ42が設けられ、シリンダ38の長手方向に沿って区画されたC1〜C3の各ゾーンを適切な温度に制御する。上流側の端部に位置するゾーンC1は、混合物9が投入されて下流に送られる送りゾーンを有する。ゾーンC1には混合物9を投入する投入口34が設けられ、ゾーンC1の下流側に位置する部分は、混合物9に含まれる合成樹脂原料16を溶融する。 A heater 42 is provided on the outer peripheral surface of the cylinder 38 to control each zone of C1 to C3 partitioned along the longitudinal direction of the cylinder 38 to an appropriate temperature. The zone C1 located at the upstream end has a feed zone into which the mixture 9 is charged and fed downstream. A charging port 34 for charging the mixture 9 is provided in the zone C1, and a portion located on the downstream side of the zone C1 melts the synthetic resin raw material 16 contained in the mixture 9.

ゾーンC1の下流側のゾーンC2は、溶融した合成樹脂原料16に石炭灰12を均一に分散させて混練する分散・練り領域及び、混合物9を移動させる送り領域である。ゾーンC2には、混合物9から分離したガス成分を大気中に排出するベント部40が設けられている。ベント部40は、大気圧下に解放されている。 Zone C2 on the downstream side of zone C1 is a dispersion / kneading region in which coal ash 12 is uniformly dispersed and kneaded in the molten synthetic resin raw material 16, and a feed region in which the mixture 9 is moved. Zone C2 is provided with a vent portion 40 that discharges the gas component separated from the mixture 9 into the atmosphere. The vent portion 40 is released under atmospheric pressure.

ゾーンC2の下流側に、混合物9をスクリュー39により加圧する圧縮領域であるゾーンC3が設けられている。ゾーンC3の下流側部分には、混合物9が加圧加熱下で混練された複合樹脂材料10を排出する押出口36が設けられている。2軸押出機32の押出口36には、図示しない一般的なペレタイズシステムが設けられている。ペレタイズシステムは、押出口36からストランド状に押し出された複合樹脂材料10を、ペレット状に切断するペレット化工程を行うものである。 On the downstream side of the zone C2, a zone C3 which is a compression region in which the mixture 9 is pressed by the screw 39 is provided. An extrusion port 36 for discharging the composite resin material 10 in which the mixture 9 is kneaded under pressure and heating is provided on the downstream side portion of the zone C3. A general pelletizing system (not shown) is provided at the extrusion port 36 of the twin-screw extruder 32. The pelletizing system performs a pelletizing step of cutting the composite resin material 10 extruded into a strand shape from the extrusion port 36 into a pellet shape.

次に、2軸押出機32による複合樹脂材料10の混練工程について説明する。計量攪拌機28の下方に設けられた定量供給装置30を動かし、計量攪拌機28に入れられた混合物9を、定量供給装置30を介して、2軸押出機32の投入口34に落として入れる。投入された混合物9は、加圧加熱下でシリンダ38内を通過する間に合成樹脂原料16が溶融し石炭灰12と混練される。合成樹脂原料16は、溶融されて酸変成剤18により酸変性され、界面接着性が改善される。混練時の温度は、合成樹脂原料16の溶融温度よりも高く、流動パラフィン14の気化温度よりも低い。流動パラフィン14は、混合物9の流動性を高める働きをすると共に、石炭灰12の粒子表面に付着した状態で石炭灰12の表面の界面活性を高め、溶融した合成樹脂原料16中での石炭灰12の均一な分散を促進させる。これらにより、流動パラフィン14が付着した石炭灰12の粒子同士の間に、酸変性された溶融状態の合成樹脂原料16が入り込んで混練され、石炭灰12が溶融した合成樹脂原料16中に均一に分散して複合樹脂材料10が製造される。 Next, the kneading step of the composite resin material 10 by the twin-screw extruder 32 will be described. The metering / stirring device 30 provided below the metering / stirring machine 28 is moved, and the mixture 9 contained in the metering / stirring machine 28 is dropped into the inlet 34 of the twin-screw extruder 32 via the metering / stirring device 30. The charged mixture 9 is kneaded with the coal ash 12 by melting the synthetic resin raw material 16 while passing through the cylinder 38 under pressurized heating. The synthetic resin raw material 16 is melted and acid-modified by the acid denaturing agent 18, and the interfacial adhesiveness is improved. The temperature at the time of kneading is higher than the melting temperature of the synthetic resin raw material 16 and lower than the vaporization temperature of the liquid paraffin 14. The liquid paraffin 14 functions to increase the fluidity of the mixture 9, and also enhances the surface activity of the surface of the coal ash 12 in a state of being attached to the particle surface of the coal ash 12, and the coal ash in the molten synthetic resin raw material 16 Promotes uniform dispersion of twelve. As a result, the acid-modified molten synthetic resin raw material 16 enters between the particles of the coal ash 12 to which the liquid paraffin 14 is attached and is kneaded, and the coal ash 12 is uniformly melted in the molten synthetic resin raw material 16. The composite resin material 10 is produced in a dispersed manner.

混練された複合樹脂材料10は、押出口36からストランド状に押し出される。押し出された複合樹脂材料10は、押出口36に取り付けられた図示しないペレタイズシステムによりペレット化工程が行われる。 The kneaded composite resin material 10 is extruded in a strand shape from the extrusion port 36. The extruded composite resin material 10 is pelletized by a pelletizing system (not shown) attached to the extrusion port 36.

ペレット状に形成された熱可塑性の複合樹脂材料10は、生活用品や建材その他の様々な製品を成形する樹脂原料として使用され、高い成形強度が得られるとともに紫外線に強く高い耐候性を有するので、再溶融して様々な用途の製品に成形される。 The thermoplastic composite resin material 10 formed in the form of pellets is used as a resin raw material for molding various products such as daily necessities, building materials, etc., and has high molding strength and high weather resistance against ultraviolet rays. It is remelted and molded into products for various purposes.

この実施形態の複合樹脂材料10によれば、石炭灰12の粒子が合成樹脂原料16中に均一且つ緻密に分散し、多孔質の石炭灰12の粒子の孔中にも合成樹脂原料16が確実に入り込み、成形強度が高い複合樹脂材料10による樹脂成形品を製造することができる。石炭灰12を多く含んでも、内部に気泡がきわめて少なく、高い強度を得ることができるため、石炭灰12の比率を高くして石炭灰12の消費を促進し、石炭灰12を資源として有効利用することができる。特に、石炭灰12により紫外線が遮蔽及び吸収され、紫外線照射による劣化が少ないので、紫外線に対する耐性が高く、耐久性も高いものである。 According to the composite resin material 10 of this embodiment, the particles of the coal ash 12 are uniformly and densely dispersed in the synthetic resin raw material 16, and the synthetic resin raw material 16 is surely dispersed in the pores of the particles of the porous coal ash 12. It is possible to produce a resin molded product made of the composite resin material 10 which penetrates and has high molding strength. Even if a large amount of coal ash 12 is contained, there are very few bubbles inside and high strength can be obtained. Therefore, the ratio of coal ash 12 is increased to promote the consumption of coal ash 12, and the coal ash 12 is effectively used as a resource. can do. In particular, since the coal ash 12 shields and absorbs ultraviolet rays and is less deteriorated by ultraviolet irradiation, it has high resistance to ultraviolet rays and high durability.

また、この実施形態の複合樹脂材料10の製造法方によれば、流動パラフィン14が多孔質の石炭灰12の粒子表面及び孔中に良好に浸透しているので、石炭灰12の表面の界面活性を高めて、合成樹脂原料16中に石炭灰12を均一に分散させ、石炭灰12の表面及び孔中に合成樹脂原料16が確実に付着して、強度の高い複合樹脂材料10を形成することができる。流動パラフィン14は、混合物9の流動性を高める働きをするため混練性が格段に向上し、溶融した合成樹脂原料16中に石炭灰12の粒子の塊を作ることなく均一に分散配合させることができる。しかも、混練工程の抵抗を少なくすることができ、2軸押出機32の負担も軽減される。また、流動パラフィン14の添加割合により合樹脂材料10の流動性を調節することができ、ペレット化工程での押出状態を、装置や環境その他の状況に合わせて任意に調節することができる。流動パラフィン14は、高温安定性が高いため、混練条件の設定がしやすく、合成樹脂原料16の溶融温度よりも気化温度が高いものを使用することで、混練温度を合成樹脂原料16に合わせて設定することができるとともに、混練温度及び圧力を必要最小限の状態で処理を行うことができる。これにより、合成樹脂原料16への熱履歴を軽減し、変色や分解などの劣化が起こりにくく、複合樹脂材料10の品質を向上させることができる。また流動パラフィン14は、石炭灰12に生じる静電気を低減し、原料を混ぜ合わせる各混合作業を効率よく行うことができる。 Further, according to the method for producing the composite resin material 10 of this embodiment, the liquid paraffin 14 has satisfactorily penetrated into the particle surface and the pores of the porous coal ash 12, so that the interface of the surface of the coal ash 12 By increasing the activity, the coal ash 12 is uniformly dispersed in the synthetic resin raw material 16, and the synthetic resin raw material 16 is surely adhered to the surface and holes of the coal ash 12 to form a high-strength composite resin material 10. be able to. Since the liquid paraffin 14 functions to increase the fluidity of the mixture 9, the kneadability is remarkably improved, and the liquid paraffin 14 can be uniformly dispersed and blended in the molten synthetic resin raw material 16 without forming a mass of particles of the coal ash 12. it can. Moreover, the resistance in the kneading process can be reduced, and the load on the twin-screw extruder 32 is also reduced. Further, the fluidity of the synthetic resin material 10 can be adjusted by the addition ratio of the liquid paraffin 14, and the extrusion state in the pelletization step can be arbitrarily adjusted according to the apparatus, environment and other conditions. Since the liquid paraffin 14 has high high temperature stability, it is easy to set kneading conditions, and by using a liquid paraffin 14 having a vaporization temperature higher than the melting temperature of the synthetic resin raw material 16, the kneading temperature is adjusted to match the synthetic resin raw material 16. It can be set, and the kneading temperature and pressure can be set to the minimum necessary. As a result, the heat history of the synthetic resin raw material 16 can be reduced, deterioration such as discoloration and decomposition is unlikely to occur, and the quality of the composite resin material 10 can be improved. Further, the liquid paraffin 14 can reduce the static electricity generated in the coal ash 12 and efficiently perform each mixing operation of mixing the raw materials.

合成樹脂原料16は無水マレイン酸グラフト化ポリオレフィン樹脂の酸変成剤18により酸変性され、合成樹脂原料16と石炭灰12との界面接着性が改善されているため、無水マレイン酸単体により酸変性された合成樹脂原料16を使用したものに比べて、成形品の機械的強度を大きく向上させることができ、石炭灰12の混入量を増加させても高性能を維持することができる。合成樹脂原料16は酸変成剤18により分子の結合が強くなり、ガスが発生しないため、混練工程で複合樹脂材料10中に混入する気泡が少なくなり密度が高まり、この点からも高い強度を得ることもできる。また、気泡が少ないことから成形品の表面の凹凸が少なくなり、外観が良好となる。無水マレイン酸グラフト化ポリオレフィン樹脂である酸変成剤18は、オレフィン系炭化水素を多く含む流動パラフィン14と良くなじみ、強度を高めることができる。 The synthetic resin raw material 16 is acid-modified with an acid modifier 18 of a maleic anhydride-grafted polyolefin resin, and since the interfacial adhesiveness between the synthetic resin raw material 16 and the coal ash 12 is improved, the synthetic resin raw material 16 is acid-modified with maleic anhydride alone. Compared with the one using the synthetic resin raw material 16, the mechanical strength of the molded product can be greatly improved, and the high performance can be maintained even if the amount of the coal ash 12 mixed in is increased. Since the synthetic resin raw material 16 has strong molecular bonds due to the acid modifier 18 and does not generate gas, the number of bubbles mixed in the composite resin material 10 in the kneading step is reduced and the density is increased, and high strength is also obtained from this point. You can also do it. Further, since there are few bubbles, the unevenness on the surface of the molded product is reduced, and the appearance is improved. The acid modifier 18 which is a maleic anhydride grafted polyolefin resin can be well compatible with the liquid paraffin 14 containing a large amount of olefin hydrocarbons and can increase the strength.

またペレット状に形成された熱可塑性の複合樹脂材料10は、成形用の樹脂原料として十分な強度を有し高い成形強度が得られるとともに、紫外線に強く高い耐候性を有する。さらに、気泡が少なく外観が綺麗であり、再溶融させて様々な形状に成形することができる。特に、十分な成形強度を有し高い耐候性を有することから、生活用品や建材その他の様々な用途に使用することができる。 Further, the thermoplastic composite resin material 10 formed in the form of pellets has sufficient strength as a resin raw material for molding and high molding strength can be obtained, and also has high resistance to ultraviolet rays and high weather resistance. Further, it has few bubbles and a beautiful appearance, and can be remelted into various shapes. In particular, since it has sufficient molding strength and high weather resistance, it can be used for various purposes such as daily necessities, building materials and the like.

複合樹脂材料10を溶融させ成形するとき、複合樹脂材料10が一定以上に吸水していると成形不良が発生しやすくなるが、この複合樹脂材料10は、流動パラフィン14の混合により流動パラフィン14が複合樹脂材料10中に残っており、複合樹脂材料10が吸湿しにくくなり、樹脂製品成形用の樹脂材料として保管上非常に有利である。例えば、樹脂成形工場等でこの複合樹脂材料10を成形用の樹脂材料として保管する場合も、保管条件(気温、湿度、期間等)の管理が容易になり、高品質の成形を行うことができる。 When the composite resin material 10 is melted and molded, if the composite resin material 10 absorbs water more than a certain level, molding defects are likely to occur. However, in this composite resin material 10, the liquid paraffin 14 is mixed with the liquid paraffin 14. It remains in the composite resin material 10, and the composite resin material 10 is less likely to absorb moisture, which is very advantageous for storage as a resin material for molding a resin product. For example, when the composite resin material 10 is stored as a resin material for molding in a resin molding factory or the like, the storage conditions (temperature, humidity, period, etc.) can be easily managed, and high-quality molding can be performed. ..

さらに、複合樹脂材料10は、石炭灰12が均一に分散しているため、電気抵抗である表面抵抗率が低い。複合樹脂材料10は紫外線による劣化が少ないため、屋外で使用する成形品に用いることもできる。 Further, in the composite resin material 10, since the coal ash 12 is uniformly dispersed, the surface resistivity, which is the electrical resistance, is low. Since the composite resin material 10 is less deteriorated by ultraviolet rays, it can also be used for molded products used outdoors.

また、複合樹脂材料10の製造方法は、混合工程で、石炭灰12、流動パラフィン14、酸変成剤18、及び合成樹脂原料16を一度に混合するため、合成樹脂原料16に石炭灰12の粒子が容易に均一に分散して混ざり合い、多孔質の石炭灰12の粒子表面の凹凸の孔中にも合成樹脂原料16が確実に入り込むものである。またこの製造方法は、工程が短く、製造装置をシンプルにすることができ、合成樹脂原料16の熱変性も抑えることができ、製造効率が高く、複合樹脂材料10の品質や製品強度を向上させることができる。さらに、工程をシンプルにすることで、装置の簡易化や混練エネルギーの削減を図ることができ、この点でも製造コストの低減に寄与する。 Further, in the method for producing the composite resin material 10, since the coal ash 12, the liquid paraffin 14, the acid modifier 18, and the synthetic resin raw material 16 are mixed at once in the mixing step, the particles of the coal ash 12 are mixed with the synthetic resin raw material 16. Is easily and uniformly dispersed and mixed, and the synthetic resin raw material 16 surely enters into the uneven pores on the particle surface of the porous coal ash 12. Further, this manufacturing method has a short process, can simplify the manufacturing apparatus, can suppress heat denaturation of the synthetic resin raw material 16, has high manufacturing efficiency, and improves the quality and product strength of the composite resin material 10. be able to. Further, by simplifying the process, it is possible to simplify the apparatus and reduce the kneading energy, which also contributes to the reduction of the manufacturing cost.

なお、この発明の複合樹脂材料及びその製造方法は、上記実施の形態に限定されるものではなく、混練工程で用いる混練装置は、上記の2軸押出機以外でもよく、製造する複合樹脂材料の材料や量、用途等により適宜選択される。ホッパーや、ミキサー、計量攪拌機、定量供給装置、ペレット化装置等、適宜自由に選択可能である。石炭灰、流動パラフィン、合成樹脂原料、酸変成剤酸は、上記以外でもよく、同じ機能を有する物質であれば適宜変更可能である。 The composite resin material of the present invention and the method for producing the same are not limited to the above-described embodiment, and the kneading device used in the kneading step may be other than the above-mentioned twin-screw extruder, and the composite resin material to be produced may be used. It is appropriately selected depending on the material, amount, application, etc. A hopper, a mixer, a metering stirrer, a quantitative feeding device, a pelletizing device, etc. can be freely selected as appropriate. The coal ash, liquid paraffin, synthetic resin raw material, and acid modifier acid may be other than the above, and can be appropriately changed as long as they have the same function.

この発明の複合樹脂材料について、各種の性能試験を行った結果を以下に示す。試料は、上記実施形態に示すフライアッシュである石炭灰12、流動パラフィン14、ポリプロピレン(PP)の合成樹脂原料16、無水マレイン酸グラフト化ポリオレフィン樹脂である酸変成剤18により、上記実施形態に示す製造方法で作られたものであり、石炭灰12の配合量が異なる2種類を製造した。試料名FPC70は、複合樹脂材料10の全量に対して石炭灰12が70質量%であり、試料名FPC50は50質量%である。比較のため、石炭灰12が0質量%である試料名MA3(PP)についても同様の性能試験を行った。なお、ポリプロピレンであるMA3は、メルトマスフローレート(MFR)が5g/10min、密度が1.3g/cmである。この3種類の各試料について、各々10個のサンプルで試験を行い平均値を出した。なお、各々のサンプルの性能のバラツキも僅かであり、本願製造方法により安定に均一に複合樹脂材料を製造できることが確認された。 The results of various performance tests on the composite resin material of the present invention are shown below. The sample is shown in the above embodiment by the fly ash coal ash 12, liquid paraffin 14, polypropylene (PP) synthetic resin raw material 16, and maleic anhydride grafted polyolefin resin acid modifier 18. Two types were produced by the production method and had different amounts of coal ash 12. The sample name FPC70 is 70% by mass of coal ash 12 and 50% by mass of the sample name FPC50 with respect to the total amount of the composite resin material 10. For comparison, the same performance test was performed on the sample name MA3 (PP) in which the coal ash 12 was 0% by mass. The polypropylene MA3 has a melt mass flow rate (MFR) of 5 g / 10 min and a density of 1.3 g / cm 2 . For each of these three types of samples, 10 samples were tested and average values were obtained. The variation in the performance of each sample was small, and it was confirmed that the composite resin material can be stably and uniformly produced by the production method of the present application.

先ず、曲げ最大応力を測定した結果を、図3に示す。曲げ最大応力は、FPC70は59MPa、FPC50は57MPa、MA3は35MPaであり、石炭灰12の含有率が高いほうが大きい。つまり、合成樹脂原料16単体よりも変形しにくく、高い強度を有することが分かった。 First, the result of measuring the maximum bending stress is shown in FIG. The maximum bending stress is 59 MPa for FPC70, 57 MPa for FPC50, and 35 MPa for MA3, and the higher the content of coal ash 12, the larger the maximum bending stress. That is, it was found that it is less likely to be deformed than the synthetic resin raw material 16 alone and has high strength.

引張り最大応力を測定した結果を図4に示す。引張り最大応力は、FPC70は25MPa、FPC50は29MPa、MA3は43MPaであり、石炭灰12の含有率が低いほうが大きい。つまり、石炭灰12の添加により、引張り最大応力は僅かであるが低下した。 The result of measuring the maximum tensile stress is shown in FIG. The maximum tensile stress is 25 MPa for FPC70, 29 MPa for FPC50, and 43 MPa for MA3, and the lower the content of coal ash 12, the larger the maximum tensile stress. That is, the addition of coal ash 12 reduced the maximum tensile stress, albeit slightly.

次に、衝撃値を測定した結果を図5に示す。衝撃値は、FPC70は3.1kj/m、FPC50は4.0kj/m、MA3は3.5kj/mであり、石炭灰12の含有率との関連性は見られず、石炭灰12を添加しても衝撃に対しする耐性である衝撃値はそれほど低下しないことが確かめられた。 Next, the result of measuring the impact value is shown in FIG. Impact value, FPC 70 is 3.1kj / m 2, FPC50 is 4.0 kJ / m 2, MA3 is 3.5kj / m 2, related to the content of the coal ash 12 is not observed, coal ash It was confirmed that the impact value, which is the resistance to impact, does not decrease so much even if 12 is added.

また、弾性率を測定した結果を図6に示す。弾性率は、FPC70は4928MPa、FPC50は2516MPa、MA3は1500MPaであり、石炭灰12の含有率が高いほうが大きい。つまり、合成樹脂原料16単体よりも変形しにくく、高い強度を有することが分かった。 The results of measuring the elastic modulus are shown in FIG. The elastic modulus is 4928 MPa for FPC70, 2516 MPa for FPC50, and 1500 MPa for MA3, and the higher the content of coal ash 12, the higher the elastic modulus. That is, it was found that it is less likely to be deformed than the synthetic resin raw material 16 alone and has high strength.

引張弾性率を測定した結果を図7に示す。引張弾性率は、FPC70は2700MPa、FPC50は1800MPa、MA3は1600MPaであり、石炭灰12の含有率が高いほうが大きい。つまり、合成樹脂原料16単体よりも変形しにくく、高い強度を有することが分かった。 The result of measuring the tensile elastic modulus is shown in FIG. The tensile elastic modulus is 2700 MPa for FPC70, 1800 MPa for FPC50, and 1600 MPa for MA3, and the higher the content of coal ash 12, the higher the tensile elastic modulus. That is, it was found that it is less likely to be deformed than the synthetic resin raw material 16 alone and has high strength.

上記の各性能試験の結果から、本願発明の複合樹脂材料は、石炭灰12の添加量が多くても、合成樹脂原料100%の場合と比較して強度の低下がなく、むしろ強度が高いことがわかった。 From the results of each of the above performance tests, the composite resin material of the present invention does not have a decrease in strength as compared with the case of 100% synthetic resin raw material even if the amount of coal ash 12 added is large, but rather has high strength. I understood.

次にFPC50の複合樹脂材料の断面の電子顕微鏡写真を、図8に示す。これにより、この複合樹脂材料は、図8の矢印に示すような気泡は、全体としてはきわめて少ない組織であることが確認された。 Next, an electron micrograph of a cross section of the composite resin material of FPC50 is shown in FIG. As a result, it was confirmed that the composite resin material has an extremely small number of bubbles as shown by the arrow in FIG.

次に、紫外線照射の前後における強度の変化を測定した結果を表1に示す。この実施例で用いた材料も上記実施形態と同様であり、フライアッシュである石炭灰12、流動パラフィン14、ポリプロピレン(PP)の合成樹脂原料16、無水マレイン酸グラフト化ポリオレフィン樹脂である酸変成剤18を用いて、上記実施形態に示す製造方法で作られたものである。この実施例の複合樹脂材料は、表1でPPと表示した下の欄は、ポリプロピレン100%の場合の測定結果であり、FPC50%と表示した下の欄は、ポリプロピレンとフライアッシュが1:1の質量割合の結果である。紫外線照射は、以下の条件で行った
使用機器:紫外線蛍光ランプ式促進耐候性試験機
測定条件:紫外線蛍光ランプ:UVA-340
照度:0.76W/m/nm(340nm)
ブラックパネル温度:60 ℃
時間:600時間(紫外線連続照射のみ)
Next, Table 1 shows the results of measuring the change in intensity before and after irradiation with ultraviolet rays. The materials used in this example are also the same as those in the above embodiment, and are fly ash coal ash 12, liquid paraffin 14, polypropylene (PP) synthetic resin raw material 16, and maleic anhydride-grafted polyolefin resin acid modifier. 18 is made by the production method shown in the above embodiment. In the composite resin material of this example, the lower column labeled PP in Table 1 is the measurement result in the case of 100% polypropylene, and the lower column labeled FPC 50% is 1: 1 for polypropylene and fly ash. It is the result of the mass ratio of. Ultraviolet irradiation was performed under the following conditions: Equipment used: UV fluorescent lamp type accelerated weather resistance tester Measurement conditions: UV fluorescent lamp: UVA-340
Illuminance: 0.76 W / m 2 / nm (340 nm)
Black panel temperature: 60 ° C
Time: 600 hours (UV continuous irradiation only)

表1から分かるように、この実施例の複合樹脂材料は、元の合成樹脂原料(PP)樹脂と比較して、紫外線照射の前後においても劣化が少なく、特にシャルピー衝撃値を除いて、ほとんど物理的性能の変化がないことが確認された。 As can be seen from Table 1, the composite resin material of this example has less deterioration before and after irradiation with ultraviolet rays as compared with the original synthetic resin raw material (PP) resin, and is almost physical except for the Charpy impact value. It was confirmed that there was no change in the target performance.

実施例2で紫外線照射した複合樹脂材料及び合成樹脂原料(PP)の顕微鏡写真を図9に示す。図9(a)に示すように、実施例の複合樹脂材料の電子顕微鏡写真に示す矢印の亀裂は、きわめて小さく数も少ないが、図9(b)の合成樹脂原料樹脂の電子顕微鏡写真に示した矢印の箇所の亀裂は、相対的に大きく、同様の亀裂の数も多いものであった。 FIG. 9 shows a micrograph of the composite resin material and the synthetic resin raw material (PP) irradiated with ultraviolet rays in Example 2. As shown in FIG. 9A, the cracks of the arrows shown in the electron micrograph of the composite resin material of the example are extremely small and few in number, but are shown in the electron micrograph of the synthetic resin raw material resin of FIG. 9B. The cracks at the points indicated by the arrows were relatively large, and the number of similar cracks was large.

次に、フライアッシュである石炭灰12の混練物として、ポリプロピレン(PP)以外に、押出成形用樹脂として、フライアッシュである石炭灰12とHDPE(高密度ポリエチレン)を混練した複合樹脂材料を製造した。なお、押出成形でも、樹脂の流動性を保持することが重要であり、この複合樹脂材料を作るときの合成樹脂原料の基本配合樹脂のMFRを維持するため、ポリエチレン樹脂の配合を、HDPE(高密度ポリエチレン)10%とLLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)90%を基本配合とした。フライアッシュである石炭灰12を混練する場合、上記基本配合の合成樹脂原料のうちの、LLDPEの量を石炭灰12に置き換えて複合樹脂材料の製造を行った。 Next, a composite resin material in which fly ash coal ash 12 and HDPE (high density polyethylene) are kneaded as a resin for extrusion molding is produced in addition to polypropylene (PP) as a kneaded product of fly ash coal ash 12. did. It is important to maintain the fluidity of the resin even in extrusion molding, and in order to maintain the MFR of the basic compounded resin of the synthetic resin raw material when making this composite resin material, the compounding of polyethylene resin is made of HDPE (high density polyethylene). The basic composition was 10% (density polyethylene) and 90% LLDPE (linear low-density polyethylene). When the fly ash coal ash 12 was kneaded, the amount of LLDPE in the synthetic resin raw material having the above basic composition was replaced with the coal ash 12 to produce a composite resin material.

この製造に使用した2軸押出機やフライアッシュである石炭灰等は、上記PPの製造時と同等ものを使用し、この実施例では、HDPE10%と、低密度ポリエチレン(LLDPE)を、表の通り複合樹脂材料中の石炭灰の割合(質量%)を30%、40%、50%と3段階で量を増やして混練し、押出整形用フライアッシュ混練ポリエチレン樹脂を製造した。結果を表2、表3に示す。表2には、フライアッシュの量を0%、30%、40%の場合の、フライアッシュの混練量と強度の関係を示す。表3では、フライアッシュの量を50%として、樹脂のグレードと強度の関係を示す。 The twin-screw extruder and fly ash coal ash used in this production are the same as those used in the production of the above PP. In this example, HDPE 10% and low-density polyethylene (LLDPE) are used in the table. The proportion (mass%) of coal ash in the composite resin material was increased in three steps of 30%, 40%, and 50% and kneaded to produce a fly ash kneaded polyethylene resin for extrusion shaping. The results are shown in Tables 2 and 3. Table 2 shows the relationship between the amount of fly ash kneaded and the strength when the amount of fly ash is 0%, 30%, and 40%. Table 3 shows the relationship between the resin grade and the strength, where the amount of fly ash is 50%.

その結果、ポリエチレン樹脂では、フライアッシュが無添加の樹脂材料と比べ、フライアッシュの添加量が多くなると、MFRは低下する傾向にあった。また、曲げ強度や曲げ弾性率は大きくなる傾向にあった。さらに、ポリエチレンでは耐衝撃性試験をしても破断せず、ポリエチレンの持つ特性は十分残した樹脂が製造できたことが確認できた。また、フライアッシュ混練複合樹脂材料は、フライアッシュを入れないPE樹脂と比較しても、当初の強度を上回る強度が確保されることが分かった。さらに、フライアッシュを50%添加した場合でも、低密度ポリエチレン(LLDPE)だけより高密度ポリエチレン(HDPE)を10%添加することで、MFRは僅かに低下するが、その他の物性は良好になることが分かった。 As a result, in the polyethylene resin, the MFR tended to decrease as the amount of fly ash added increased, as compared with the resin material to which fly ash was not added. In addition, the bending strength and the flexural modulus tended to increase. Furthermore, it was confirmed that polyethylene did not break even after an impact resistance test, and that a resin having sufficient characteristics of polyethylene could be produced. It was also found that the fly ash kneaded composite resin material has a strength higher than the initial strength even when compared with the PE resin without fly ash. Further, even when 50% of fly ash is added, by adding 10% of high density polyethylene (HDPE) rather than only low density polyethylene (LLDPE), MFR is slightly lowered, but other physical properties are improved. I found out.

以上より、複合樹脂材料のMFRをうまく調整することにより、成形方法が異なる方法でも複合樹脂材料による樹脂製品の成型が可能であることが分かった。よって、この発明の複合樹脂材料の製造方法により製造した複合樹脂材料は、射出成形、押出成形、圧縮成形の3種類の成形が可能であると言えまる。 From the above, it was found that by properly adjusting the MFR of the composite resin material, it is possible to mold the resin product using the composite resin material even if the molding method is different. Therefore, it can be said that the composite resin material produced by the method for producing a composite resin material of the present invention can be molded into three types: injection molding, extrusion molding, and compression molding.

10 複合樹脂材料
12 石炭灰
14 流動パラフィン
16 合成樹脂原料
18 酸変成剤
26 ミキサー
28 計量攪拌機
32 2軸押出機
10 Composite resin material 12 Coal ash 14 Liquid paraffin 16 Synthetic resin raw material 18 Acid modifier 26 Mixer 28 Weighing stirrer 32 Twin-screw extruder

Claims (9)

石炭灰、鉱物油、合成樹脂原料、及び酸変成剤を一度に混合し、加圧加熱下で混練して、前記合成樹脂原料を溶融させて前記酸変成剤により酸変性するとともに、前記合成樹脂原料中に前記石炭灰を均一に分散させて複合樹脂材料を形成することを特徴とする複合樹脂材料の製造方法。 Coal ash, mineral oil, synthetic resin raw material, and acid modifier are mixed at once and kneaded under pressure and heating to melt the synthetic resin raw material and acid-modify it with the acid modifier, and the synthetic resin. A method for producing a composite resin material, which comprises forming a composite resin material by uniformly dispersing the coal ash in a raw material. 前記酸変成剤は、不飽和カルボン酸である請求項1記載の複合樹脂材料の製造方法。The method for producing a composite resin material according to claim 1, wherein the acid modifier is an unsaturated carboxylic acid. 前記酸変成剤は、無水マレイン酸グラフト化ポリオレフィン樹脂であり、添加量は、前記合成樹脂原料に対して1〜6質量%混合し製造する請求項1記載の複合樹脂材料の製造方法。 The method for producing a composite resin material according to claim 1, wherein the acid modifier is a maleic anhydride grafted polyolefin resin, and the amount added is 1 to 6% by mass with respect to the synthetic resin raw material. 前記石炭灰と混合する前記鉱物油は、流動パラフィンである請求項1記載の複合樹脂材料の製造方法。 The method for producing a composite resin material according to claim 1, wherein the mineral oil to be mixed with the coal ash is liquid paraffin. 前記混練時の温度は、前記合成樹脂原料の溶融温度よりも高く、前記鉱物油の気化温度よりも低い請求項1又は4記載の複合樹脂材料の製造方法。 The method for producing a composite resin material according to claim 1 or 4, wherein the temperature at the time of kneading is higher than the melting temperature of the synthetic resin raw material and lower than the vaporization temperature of the mineral oil. 前記石炭灰は、全体の20〜80質量%の割合で混合し、混練により前記石炭灰を前記複合樹脂原料中に均一に分散させて押し出して成形する請求項1及至5のいずれか記載の複合樹脂材料の製造方法。 The composite according to any one of claims 1 to 5, wherein the coal ash is mixed at a ratio of 20 to 80% by mass of the whole, and the coal ash is uniformly dispersed in the composite resin raw material by kneading and extruded to be molded. Method of manufacturing resin material. 前記鉱物油の気化温度は、前記合成樹脂原料の溶融温度よりも高く、前記鉱物油の少なくとも一部が前記石炭灰の表面及び前記原料樹脂中に残留する請求項5記載の複合樹脂材料の製造方法 The production of the composite resin material according to claim 5, wherein the vaporization temperature of the mineral oil is higher than the melting temperature of the synthetic resin raw material, and at least a part of the mineral oil remains on the surface of the coal ash and in the raw material resin. Method . 前記鉱物油は、前記石炭灰に対して0.2〜0.7質量%の割合で混合する請求項1又は4記載の複合樹脂材料の製造方法The method for producing a composite resin material according to claim 1 or 4, wherein the mineral oil is mixed with the coal ash at a ratio of 0.2 to 0.7% by mass. 前記流動パラフィンは、前記石炭灰に対して0.4〜0.5質量%の割合で混合する請求項4記載の複合樹脂材料の製造方法The method for producing a composite resin material according to claim 4, wherein the liquid paraffin is mixed with the coal ash at a ratio of 0.4 to 0.5% by mass.
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