JPH02122903A - セラミックス用混練装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野］ 本発明はセラミックスを射出成形するために調製するセ
ラミックス混練物を混練するためのセラミックス用混練
装置に関する。

［従来の技術］ セラミックスの射出成形法では、熱可塑性樹脂、潤滑剤
、可塑剤などをあらかじめセラミック粉末とともに加圧
混練機などで均一に混和し、ペレブト状または粒状にす
る。混練物は当然のことながら、均一な分散と、より少
量の結合剤による優れた加熱流動性が求められる。

アルミナ−ポリプロピレン系の混練と流動特性に関する
研究（材料、第３５巻、第３６８号、第２４頁）によれ
ば、混線条件の決定には、熱分解を考慮してできるだけ
低温で、しかも混練可能な程度に樹脂をｍ−する温度で
、混練時間を制御するという手法が取られている。

また、特開昭６０−２２９７１２号公報のセラミックス
混練制御方法の発明は、混練物を撹拌する電流を測定し
、ピーク電流値から所定累積時間で撹拌を停止するもの
であり、この発明によれば、混練物の分散、粘度、流動
性などの特性を一定とすることができ、成形脱脂の後工
程に与える影響を軽減することができる。

「発明が解決しようとする課：Ｘ１］ 前記の従来技術における、混練方法はいずれも混練温度
を一定にして混練するものである。このように混練温度
を一定とした場合は、適量の溶融状態の樹脂に、セラミ
ックス粉末と樹脂を交互に投入すると、充填’Ｉｔの増
加とともに１−ルクは−に′ｊＩ′−するが、混練進行
とともに混練トルクは低下する。

混練物を均一に混合させるには、ある程度の抵抗（トル
ク）がないと混合しないので、混練トルクが低下すると
、混練能力が低下し、必要以−Ｌに混練時間が長くなり
、樹脂の劣化や設備摩耗等の不具合が発生するとともに
、介在物が混入し製品の欠陥も多く見られる。

本発明は、射出成形用の混練物を調製ケるための、セラ
ミックス混練装置の１ｉη記のような問題点を解決すべ
くなされたものであって、混練トルクを一定に保持する
ことにより、均一な混練を行い、混練物の劣化や製品欠
陥の少ない混練物を得ることのできるセラミックス用混
練装置を提供することを１」的とする。

「課題を解決するための手段］ 本発明のセラミックス用混練装置は、加圧混練機と、前
記加圧混練機の加熱装置と、１ｉｒｊ記加圧混綽機の混
練トルクを検出するトルク検出手段と、前記トルク検出
手段により検出された混練トルクに基づき前記加圧混練
機の加熱装置を制御する温度制御手段とから成ることを
要旨とする。

本発明で使用される加圧混練機は、従来のものを用いる
ことができ、例えば加圧層をイ１゛する撹拌容器の中で
撹拌ブレードを回転するもの、あるいは撹拌容器のなか
で２本の撹拌アームを回転する双腕型のもの、さらには
真空脱気装置をイｆするものなどがある。

混練トルクを検出するトルク検出手段は、撹拌ブレード
あるいは撹拌アームの回転軸のトルクを直接検出するも
のでも良く、あるいは駆動モータの最大電流値から間接
的に検出するものでも良い。

また、温度制御手段は従来から周知の手段により実現で
きるものであれば良く、例えばｃｐｕ、ＲＡＭおよびＲ
ＯＭで構成される周知のマイクロコンピュータなどを用
いることができる。

なお、混練初期においては剪断による発熱により、混練
物の温度が設定温度基」二に上昇するので、混練機に冷
却装置を具備せしめることが望ましい。

［作用］ 本発明のセラミックス用混練装置は、検出した混練トル
クに堰づき加圧混練機の加熱装置を制御する温度制御手
段を具備せしめたので、樹脂とセラミックスを混練装置
によって混練゛４”るに際して、最適の混練トルクが生
ずるように混練物の温度を制御することができるので、
均一に混練され、加熱流動性に優れ、かつ製品欠陥の少
ない射出成形用の混練物を得ることができる。

［実施例］ 本発明の実施例を従来例と比較しつつ説明し、本発明の
効果を明らかにする。

第１図は本発明の一実施例の構成を示す模式図である。

第１図において、混練機ｌＯは加圧蓋！２を有する撹拌
容器１４の中で撹拌ブレード１６を回転する構造のもの
であって、撹拌ブレード１Ｇの回転軸１８には駆動モー
タ２０およびトルクセンサ２２が接続されている。なお
、本実施例においては、駆動モータ２０の最大電流値を
混練トルクとして代用している。

撹拌容器！４には加熱装置である電熱コイル２４が取り
付けられ、この電熱コイル２４には図示しない電源が取
り付けられており、さらこの電源回路にはスイッヂング
素子である５Ｃ１１２６が接続されている。また撹拌容
器＋４には冷却パイプ２８が取り付けられ、この冷却バ
イブ２８に１よ電磁バルブ３０の開閉により、冷却水が
流入するようになっている。さらに、撹拌容器１４には
熱電対３２が取り付けられている。

温度制御装置であるコントローラ３４は、ＣＩ）ｔＪ、
　ＲＡＭおよびＲＯＭで構成される周知のマイクロコン
ピュータであって、トルクセンサ２２からのトルク検出
信号・お上び熱電対からの温度信号が図示しないインプ
ットボートを介してコントローラ３４に人力される。ま
た、コントローラ２４の図示しないアウトプットボート
からは冷却水開閉信号および温度制御信号が出力され、
冷却水開閉信号は図示しないアクチュエータを介して電
磁バルブ３０を開閉するようになっており、また温度制
御信号は図示しないＳＣＲ駆動回路を介して５ＣＲ２６
を開閉し、電熱コイル２４の電源回路をオン・オフ制御
する。

以」〕の構成からなる本実施例の作動について説明する
。混練機１０の撹拌容器１４の中に樹脂およびセラミッ
ク粉末を投入し、加圧蓋＋２で加圧しながら撹拌ブレー
ド１６を回転して混練を開始する。混練初期においては
剪断発熱により混練物温度は設定温度以上となるため、
コントローラ３４に人力される熟電対３２からの温度信
号が設定温度以上に高くなる。従ってコント〔１−ラ３
４からの電磁バルブ開閉信号が開となり電磁バルブ３０
がアクチュエータによって開の状態に作動され、冷却水
が冷却バイブ２８を流れるので、混練物が冷却される。

冷却水により混練物が所定の温度に冷却されたならば、
コントローラ３４からの電磁バルブ開閉信号が閉の状態
となり、電磁バルブ３ｏが閉じられて冷却水の流入が停
止される。続いてコントローラ３４はトルクセンサ２２
からの混練トルク信号に基づき所望の混練トルクとなる
温度を演算し、その結果に基づいて、温度制御信号を出
力する。

温度制御信号シ・は図示しないＳ　ＣＲ駆動回路を介し
てＳ　ＣＲ２６のスイッチング動作をして、電熱コイル
２４をオン・オフ制御する。

次に本実施例装置を使用して次の組成からなる混練物を
ｊＭ製した。平均粒径Ｉμ程度のＳ　ｉｉＮ　ｔ９０　
、！Ｔ？　’＋ｔ％、ｙ　ｔ　ｏ　ａ　５重量％、Ａ　
ｌ　ｔ　０３５重量％のセラミック原料をボールミルに
より、アルコール中で混扮し、アルコールを蒸発させセ
ラミック混合粉を得た。次にこの混合粉に、Ｐ　Ｅ　（
ポリエチレン）：ＥＶＡ（エヂルビニルアセデート）：
可塑剤＝ＩＯ：５ニア（重ら１比）となるような組成の
樹脂ｈ１８重：【１％となるように調合した。この調合
物を本実施例装置に装入し、トルクセンサ２２からの検
出電流が第２図に示す混練トルクパターンとなるように
温度を制御し、６０分間混練した。

なお、比較のために萌記実施例で調製したと同様のセラ
ミック混合粉および樹脂を１８０℃、１６０℃の温度に
保持して、従来の加圧混練機を用いて混練した。この場
合の加圧混練機の混練時間とトルクセンサの検出電流の
関係を第３図に示す。

得られた本発明例および従来例の混練物について、メル
トインデックス（荷＋Ｔｉ：２１６０ｇ、　　Ｉ　８０
℃、３００５ｅｃ）（以ドＭｌという。）、混練物の劣
化、タービン形状製品の試作時の欠陥により評価し、得
られた結果を第１表に示した。

（以　　下　　余　　白　　） 第１表から明らかなように、１６０℃で６０分混練の従
来例は、ＭＩ値は０．２３と低く、混練物の劣化は少な
かったものの、製品欠陥が多く、初期トルクが高く、製
品への介在物の混入が多く見られた。また、１８０℃で
６０分混練の従来例では、Ｍｌ値が０．３２とやや良好
であるが、製品欠陥がやや多い。１８０℃で１２０分混
純の従来例はＭｌ値が０．４０と発明例と固定度である
が、混練物の劣化が大きく、製品表面に微少欠陥が多く
見られた。

これに対して、本発明例はＭｌ値が０．３８であって優
れた熱間流動性を示し、混練物の劣化も少なく、かつ製
品欠陥はゼロであって、本発明の優れた効果が確認され
た。

（発明の効果］ 本発明のセラミック用混練装置は以上説明したように、
加圧混練機の混練トルクを検出するトルク検出手段と、
このトルク検出手段により検出された混練トルクに基づ
き加圧混練機の加熱装置を制御する温度制御手段とを具
備するしのであって、樹脂とセラミックスを混練装置に
よって混練するに際して、最適の混練トルクが生ずるよ
うに混練物の温度を制御することかできるので、均一に
混練され熱間流動性に優れかつ製品欠陥の少ない射出成
形用の混練物を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す模式図、第２図
は第１図の実施例装置を使用して混練した場合の混練時
間とトルクセンサの検出電流および混練物温度との関係
を示す図、第３図は従来装置によって混練した場合の混
練時間とトルクセンサの検出電流との関係を示す図であ
る。 １０・・・混練機、１２・・・加圧み、Ｉ４・・・撹拌
容器、１６・・・撹拌ブレード、２２・・・トルクセン
サ、２４・・・電熱コイル、３４・・・コントローラ 特許出願人　トヨタ自動屯株式会社 第２図 第３図 蒔 （ｍｉｎ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加圧混練機と、前記加圧混練機の加熱装置と、前
   記加圧混練機の混練トルクを検出するトルク検出手段と
   、前記トルク検出手段により検出された混練トルクに基
   づき前記加圧混練機の加熱装置を制御する温度制御手段
   とから成ることを特徴とするセラミックス用混練装置。