JPS59167240A - 有機フイラ−を配合された熱可塑性樹脂組成物の成形物の製法及びそのための装置 - Google Patents

有機フイラ−を配合された熱可塑性樹脂組成物の成形物の製法及びそのための装置

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JPS59167240A
JPS59167240A JP58041748A JP4174883A JPS59167240A JP S59167240 A JPS59167240 A JP S59167240A JP 58041748 A JP58041748 A JP 58041748A JP 4174883 A JP4174883 A JP 4174883A JP S59167240 A JPS59167240 A JP S59167240A
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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】 本発明は、有機フィラーを配合した熱可塑性樹脂組成物
の製造に関する。よシ詳しくは自動車用内装材、建築材
料、家電部品その他の産業資材等の成形用途に適する、
ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂と繊維質の有機フィラ
ーとを混合した樹脂組成物（以下、これを有機フィラー
配合樹脂組成物という。）を押出成形方式により製造す
る方法とその装置に関するものである。
有機フィラー含有樹脂組成物に関しては、特開昭５６−
８４７３７号及び特開昭５７−１１５４８７号に、ポリ
オレフィン系もｌ脂と型物性繊維を主体とする配合物か
らなるポリオレフィン樹脂組成物についての詳細な説明
がなされている。これらには、該組成物に使用される植
物性繊維としては、微細パルプ、微粉砕された新聞紙、
雑誌、ダンボール等の故紙および微粉砕された不織布、
綿布、あるいは微粉砕木片笠があシ、これらの繊維長は
特に長いものは好韮しくなく、ポリオレフィン系樹脂と
混合して均一に分散させるためには微細化が十分に行な
われ、繊維間の絡みが解けていることが好ましく、実用
的には繊維長３００μ以下、繊維径３０μ以下にするこ
とが望ましいことが記載されている。寸７ｂこのように
微粉砕された植物性Ｋｇ　ＬｆＦを使用して前記ポリオ
レフィン樹脂組成物を製造するには、該植物性繊維とポ
リオレフィン系樹脂および可塑剤、ロジン、石油樹脂ま
たは無機質充填剤等の混合助剤を所定量の割合で配合し
て、これをバンバリーミキサ−やニーダ−等で加熱混練
し、樹脂が溶融して植物性繊維に含浸し始めた時点で押
出機に導入してベレット化する方法が実施例として示さ
れている。
この方法においては、混線時の分散性を良くするために
植物性繊維金子め上記の如く微粉砕することが必要であ
シ、そのためには故紙等の有機物材料を一度ある大きさ
に粗砕してからターボ屋等特定の微粉砕機に投入して、
微細繊維間の結合や絡みが解かれる状態にまで微細化し
なければならない。しかしながら、微細化された繊維の
取り扱いは難しく、特別な配置０、が必要・になってく
る。
即ち、粉粒体の特性として、これを容積的に扱う貯槽や
供給装置において粉粒体の粒度が小さいほど空間率（一
定体積内における粒子間の空間体積と該空間を含めた粉
粒体全体の体８ｔとの比）が大きくなって、かさ密朕は
小さくなる。
これは、微細な粒子では粒子相互間の付着性が増大し、
粉体層内の各所に粒子の太きさより（Ｉ′ｉるかに大き
い空隙が生じるためと考えられている。また付着性の点
から見て、粒径がｌ」＼さいほど安息角が大きくなる傾
向がある５　この現数は、微細粒子の輸送過程で貯蔵装
置を設けた場合、その排出口において微細粒子が詰って
排出されないいわゆる架橋現象の発生しやすい要因の一
つに数えられる４、前記文献記載の如き微粉砕された植
物性繊維では特にその傾向が強く、さらには該繊維と粒
夏の大きいベレット状の熱可塑性樹脂とを混合して供給
する場合、両者の粒度や形状の著しい違いによシがさ密
圧や安息角、流動性等に差異が生じ、供給及び排出部に
おいて微細繊維とペレットが分離して、いわゆる偏析現
象を生ずることがある。
微細化繊維であるがための仮置により生じるこれら諸現
象は、材料の供給、排出の円滑を欠いたシネ能を来たし
て装置の性能に影響するところが太きい。即ち、該装置
の設計に当っては上記架橋現象や偏析現象を防止するだ
めの特別な処置を施す必要があシ、かつ植物性繊維の微
細化工５１や計３Ａ−Ｍｌ送工８等の工業的に複雑多岐
な前工程を必要とする。従って、そのような方式にはそ
れだけ設備費が高くなシ、また人手も要するという欠点
が存在する。
有機フィラー含有樹脂組成物の製造方法に関連するその
他の既知の例として、植物性繊維を微粉砕せずにある大
きさに粗砕した丑まの状態で熱可塑性樹脂と混合して校
合樹脂組成物を製造する方法が、特公昭５６−９５７６
号あるいは特公昭５７−４８５７５号に示されている。
それによると、ポリエチレンやポリプロピレン等の熱可
塑性樹脂と、新聞紙やダンボーノへ圧縮ボード紙等の故
紙を切断伝及びターボミルを用いて縦横５鞘程贋の大き
さに細分化した粗砕片とを混合して、予め加熱されプヒ
ミキサー（実用的にはヘンシェル型ミキサーを使用して
いる。）内に導入し、該ミキサー内の高速で回転する攪
拌羽根にょシ高速剪断流動を与えて混線を行なう。混に
、ｊ＃ζが進むにつれて、摩擦と剪ｔノ〒発熱でミキサ
ー内の前記混合材料は温度が上昇し、故紙の水分が飛散
して故紙が乾燥されると時点で該ミキサ〜の回転を減速
して、混合物に造粒初期の造核を行なわせる。就いてこ
れを約２０°Ｃに水冷しグこ冷却ミキサーに移送し、低
速回転で冷却造粒を行なわしのて彼細な４１食物性ｆｒ
＜維の配合された熱可塑性樹脂組成物を装造する。
しかし、ポリエチレンやポリプロピレン１ｍ　ｌＩＩは
、加熱溶融状態で空気に触れると酸化によシ劣化きれや
すい性質を有している。従って上記の如き高速剪断流動
型の加熱混線ミキサーを利用した樹脂組成物の製造方法
においては、前記イｉ％ｉ’　Ｊ指は、ミキサー内で高
速回転によフ発生する空気流とともに流動しながら次第
に発熱して溶融状態になシ、樹脂温度が２２０°Ｃ以上
になるため、そこで空気中の酸素の影響を受けて自身の
酸化反応を起こし、必然的に自身の変性劣化を促進する
。
また前記方法は、高速回転ミキサーの剪断渡島により、
溶融した熱可塑性樹脂を植物繊維に含浸させなから造核
及び粒状化を進行させているため、該ミキサー内の流動
変化によシ部分的に混合物の組成的不均質や粒径不揃い
等の品質上の問題が生じやすく、さらには繊維間の結合
や絡みの題合いを示す緊朋が大きい故紙粗砕片や木材チ
ップ等を使用した場合は、ミキサーの痴拌流動による解
６【が十分に行なわれないという欠点がある。また操作
面では、一定容積のミキサーで処理するために操作がバ
ンチ式で、かつ処理時間が長いので（実施例では４６〜
７分を要している。）生産性が上がらず、省力化もしが
たい等の問題を有している。
そこで、不発明者らは上記従来技術の欠点を赳けるため
に、繊維に富み小片状に粗砕された＋ｉ様物系材料全使
用して、これと熱可塑性樹脂とを、前記−特公昭５６−
９５７６号の実力亀例の如き空気の雰ｌＵ」気下での溶
融混線工程なしで直接押出機に導入して、組成物を押出
成形する方法に層目した。しかし、従来より一般的に熱
可塑性樹脂の押出成形に用いられている単軸あるいは二
軸スクリュ一式押出・機では、熱可塑性樹脂に対する混
線機能が十分なものであっても、該押出機の中で浴融し
た熱可塑性樹脂にＲｉＪ記有機物系材料ケ均一に分散さ
せることは極めて困難であシ、従って均質な組成物を得
ること（はできなかった。これは、均質な有機フィラー
配合樹脂組成物を得るためには、押出様の混線過程にお
いて溶融した熱可塑性樹脂が粗砕物の有機フィラーに含
浸した状態で、該粗砕物中の繊維の結合や絡みを微細に
解きほぐす（以下、これ全解繊と略記する。）作用を与
える機能が必要であるが、従来型の単軸あるいは二軸ス
クリュ式押出機におけるスクリュ形状では、そのよう７
ｉ：機能が不充分であるからであると考えられた。
以上述べてきたような種々の問題点を解決するために、
本発明者らは従来型の押出成形あるいは前記の加熱混錬
ミキサ等による有機フィラー配合樹脂組成物の製造方法
よりも新規で機能的にもすぐれた方法とそれに使用する
押出機全鋭意研究し、本発明に到達したものである。
即ち、本発明は、次の方法・と装置を要旨とする。
（１）熱可塑性相Ｊ１ゴと繊維に富む粗大な有機フィラ
ー原料とをシリンダとその中に回転するスクリュを有す
る押出様に：４絖的に供給し、該押出機中において、前
記熱可塑性樹脂全溶融し、溶融した樹脂と前記有機フィ
ラー原料とを、多数の突起及び該突起を囲塙し当該スク
リュ外面とスクリュ軸を含む平面との交線に関して互に
異なった方向を有する２群の溝を設けたスクリュ並びに
該突起との間に前記有機フィラー原料のすシつぶし破砕
を行なうための間隔をおいて対向させたシリンダの間に
形成される解繊混練領域を通過させ、その後前記熱可塑
性樹脂と解繊された有機フィラーとの混合物を押出すこ
とにより有機フィラーを配合された樹脂組成物の成形物
を製造する方法。
（２）　　シリンダと該シリンダ内に回転するスクリュ
を有し、熱可塑性樹脂と繊維に富む粗界な有機フィラー
原料から、解繊されたＩＡ’　ＩＧフィラーを配合され
た樹脂組成物を押出す装置において、前記シリンダの内
部に、材料供給口から説く材料供給可塑化区域と前記有
機フィラー配合樹脂組成物の押出口へ続く押出計量化区
域との間に解繊混練領域が設けられ、前記解繊混練領域
において、スクリュ外面に、多数の突起及び該突起を囲
繞し該スクリュ外面とスクリュ軸を含む平面との交線に
関して互に異なった方向２有する２群の溝が設けられ、
該突起の外周面とそれに対向するシリンダ内周面との間
に前記有機フィラー原料のすりつぶしを行なえる間隔が
設けられている前記押出装置。
以下、本発明の方法及び装置を本発明の笑施例ヲ示す図
面を用いて具体的に説明する。第１図は本発明の有機フ
ィラー配合樹脂組成物を押出成形するための本発明に係
る押出様の一例を示す断面図で、第２図は第１図の要部
を拡大した断面図である。
第１図において、本発明に係る押出機は、シリンダ１、
シリンダ２及びシリンダ３が同軸的に連結されていて、
この連結シリンダ内に特別な形状部を有するスクリュ４
が回転自在に挿入されてＫｎ成され、その基部近くに材
料供給口１１があシ、先端部に吐出口１２が設けられで
ある。
スクリュ４の基部に該スクリュを回転させるための入力
軸および該スクリュを前記シリンダの内面に沿って前進
または後退させるための例えば油圧機構（いずれも図示
していない）を備えている。
スクリュ４は、その軸に沿って前記材料供給口１１から
順次材料供給可塑化区域Ａ１解繊混練領域Ｍ１および押
出計量化区域Ｂを構成している。
材料供給可塑化区域Ａは、材料供給口１１よシ導入され
た熱可塑性樹脂（以下、単に樹脂と略記する。）と有機
フィラー原料との混合材料を加熱して材料温度を上昇さ
せ樹脂を可塑化すると共に、有機フィラー中の含有水分
が温度上昇によシ分離して水蒸気となるので、それ１＝
次的に外部へ排除するための脱気機材全有している。該
区域におけるスクリュ形状は、一般的に押出成形用に用
いられているシングルフライト式のスクリュ形状を適用
することができ、この図の例では一定深溝の材料導入部
ａとテーノく溝の圧縮部ｂ１そして再び溝深さを大きく
して含有水分を排除するための一次脱気部Ｃとで構成さ
れている。なお該区域Ａの長さは、樹脂の可塑化及び水
分の脱気除去に必要な滞溜時間を考慮して、シリンダ１
の内径Ｄ１の１０〜１４倍程度が望ましい。
解繊混練領域Ｍは、本発明の要部に係わる部分で、第２
図に示すように、多数の突起５ならびに該突起５を囲繞
しスクリュ外面とスクリュ軸を含む面との交線に関して
互に異なった方向を有する２群の溝（以下、この２つの
群の溝を交叉した溝６と略称する。）とで形成されてい
る。多数の突起５は、シリンダ内壁に対向する面の形状
が、例えば正方形、長方形、菱形、平行四辺形、円形、
楕円形等に統一された形のものであってよく、あるいは
前記形状のものがそれぞれ幾つか適宜組み合わされた状
態で配置されたものであってもよい。
解繊混練領域Ｍにおいて、交叉した隣６は、多数の突起
５を匠繞してなるもので、該溝６の縦断面形状は、半円
形、Ｕ字形、台形等であってよい。この交叉した溝６の
配列の例を示すと、スクリュ軸の局面の母線に関して右
捩れの溝と左捩れの溝との組み合わせで、溝のピンチお
よび条数が同じであっても異なっていてもよく、また溝
の捩れ角も特に限定されるものではない。
また、該溝の交叉の態様は十字形であっても１字形であ
ってもよい。
本発明において解繊混練領域Ｍの好ましい構造上のもう
一つの特徴は、該領域の機能をよシ高めるために、該領
域における多数の突起５の外周面がスクリュ軸方向に沿
って直径の変化する構造とし、これに対応するシリンダ
２の内面も同じように直径の変化する形状のものとする
ことでちる。スクリュ４の基部に該スクリュを（幾 前進′！たは後退せしめる構を装備しであるので、スク
リュ４を前進または後退させることにより、第２図にお
いて該領域Ｍの突起５の外面とシリンダ２の内面とで形
成される間隙Ｇを拡げたり狭めたシして、適宜調整する
ことができる。これらの直径の変化の形状（即ちスクリ
ュの軸を含む平面による断面形状）は、截頭円垂形、鐘
形、くら形、段を有する形、円板等を単独またはそれぞ
れを組合せて用いることができる。第１図に示すように
本発明の押出様からスクリュを抜き出して吐出口１２の
方向に取シ出せるような場合には、該領域Ｍの周面の直
径を吐出口側に向かって末広がシ形に拡大するような形
状が好ましい。
解繊混練領域Ｍの長さは、シリンダ１のスクリュ基部部
分における内径Ｄ１を基準としてそれの１．５〜３倍程
度が好捷しい。突起５および溝６の形状、深さ、数、間
Ｖ５等は、使用する熱可塑性樹脂と有機物系材料の程類
、配合比率、押出機の大きさ等に応じて、適宜選択して
もよい。突起５の外面と対応するシリンダ２の内面とで
形成される間隙Ｇの大きさは、０．５〜１．５Ｍ、好ま
しくは０．５〜１．２Ｍの範囲に設定するのがよい。
域Ｍの出口側に続いて、−次脱気部Ｃで排出されないで
材料中に残留している水分その他の揮発性成分全二次的
に外部に排出するために溝深さを大きくして流路面積を
増大させた二次脱気部ｄと、溝深さが漸減する圧縮部ｅ
及び溶融樹脂の流動を安定させてシリンダ３の先端吐出
口１２へ送９出すために一定の浅い溝深さにした計量化
部ｆとで構成されている。該区域Ｂの長さは、その区域
におけるシリンダ３の内径Ｄ３を基準としてそれの７．
５〜１０倍程贋が好域しい。
以上のように構成式れた本発すＪに係る押出機の作用に
ついて説明すると次のようでいる。
有、磯フィラー配合樹脂組成物の製造の初期工程におい
て、熱可塑性樹脂と有機フィラー原料はそれぞれ一定の
重量比率で機械的に連続的に計量されながら混合材料と
なって、第１図に示す押出３炭へと供給さｉＬる。ここ
で使用する熱可塑性樹脂ｊｉｆは、ポリエチレン、ポリ
エチレン、エチレン／プロピレン共ＮＯ体等のポリオレ
フィン系樹脂の他にポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポ
リアミド、ＡＢＳ等の樹脂を単独で、あるいはそれらの
樹脂を適当に混合して曲用することもできる。
また有機フィラー原料としては、新聞紙、ダンボール渾
、クラフト紙、厚紙ボードの輪材等よりなる故紙、ある
いは建築用木材屑やその他樹木の輪材チップ、籾殻等の
セルロース系繊維結合物及びパルプ等を使用することが
できる。
これらの有機フィラー原料としては、粉砕機で微細に粉
砕または解繊されたものでもよいが、＠、細化繊維は先
に説明しであるように捨送工程での取り扱いがむづかし
く、かつその粉砕供給設備も複雑高価になることが多い
ので、本発明°に使用する上記有機フィラー原料は、粗
砕機を用いて長手方向の長さが５〜１５鮎程度の矩形状
粗砕片とすることが望ましい。
樹脂と有機フィラーを一定比率で供給する過程における
計量手段は図示していないが、一般的にプラスチック材
料の計量フィーダとして使用されているものでよく、例
えば原料ペレットと粉砕物及び顔料、添加剤等を機械的
に計量して成形機へ供給するための自動計量混合装置等
一定の重量比率で供給された樹脂と有機フィラーとの混
合材料は、材料供給可塑化区域Ａにおいて材料供給口１
１よりシリンダ１内へ導入され、スクリュ４の回転によ
って供給部ａから圧縮部すへ送られる間に加熱によつ−
Ｃ該混合材料の温庇が上昇し、樹脂が次第に軟化し始め
る。
それと共に有機フィシ−中の含有水分が温度上昇によシ
水蒸気となって出てくるが、−次脱気部Ｃにおいてスク
リュ溝深さの増大による減圧作用で水蒸気が脱気して、
ここに付設されている脱気孔１３よシー次的に外部へ排
出される。
ここで高温下の樹脂が空気に触れると酸化されるので脱
気部は気密にすると共に、脱気能力をより向上させるた
めに図示してはいないが脱気孔１３を真空ポンプ等に接
続しそそれの吸引作用によシ負圧状態にすることが好ま
しい。
有機フィラー中の含有水分がある程度蒸発すると、樹脂
の温度が急激に上昇して樹脂の溶融速度が速くなる。材
料供給可塑化区域を充分長くして、樹脂の溶融可塑化が
進むとともに、溶融樹脂が有機フィラーの中に浸透して
、該有機フィラーが溶融樹脂に対し殆ど濡れた状態にな
るようにするのが好ましい。
このようにして溶融樹脂と有様フィシ−原料はスクリュ
４の回転によ多材料供給可塑化区域Ａから次の解繊混線
領域Ｍに送シ込まれる。ここまでスクリュ４の規則正し
いらせん形状から見て材料の流れは比較的層流に近いら
せん状流動全示しているが、解繊混練領域ＭＫ進入して
きた混合材料は、該領域Ｍにおいて多数の突起５及び交
叉した溝６によ層流れが攪乱され、乱流・攪拌作用を受
けることになる。
ここで、多数の突起５の外周面とシリンダ２の内周面と
で形成される狭い間隙部分Ｇで流動する材料は、その間
隙部分において生じる相対運動によってずしつぶし破砕
作用を受けて、樹脂含浸状態の有機フィラーはその繊維
間の結合及び絡みが微細に解かれる（解繊作用）と共に
、溶融樹脂も強い剪断力を受けて混線が促進される。マ
タココで、多数の突起５を回収してなる交叉した溝６は
スクリュ４の外面とスクリュ軸を含む面との交線に関し
て互に異なった方向を侑する＼２群の溝で構成されてい
るので、この部分で流動する材料は一部逆流作用を受け
ることになる。これがために前記混合材料は、シリンダ
２の内面に沿って回転する多数の突起５と溝６との間を
相互に複雑な旋回流動を行ない、材料同士が強制的に分
割と融合とを繰り返すことによって効果的な乱流・攪拌
作用を受けるのである。
Ｎ繊混練領域Ｍにおいて上述の如きすシつぶし破砕作用
と乱流・攪拌作用を受けて均一に分散−接合化された材
料は、部分的に逆流旋回流動を繰シ返しながら全体的に
はスクリュ４のフライトと同方向の溝に沿って進行し、
次の押出計量化区域Ｂへと送夛込まれる。
ここで、多数の突起５の外周面とシリンダ２の内面とで
形成される間隙Ｇの大きさの度合によ多材料の解繊混練
効果及び送シ能力が異なってくる。本発明方法による実
験結果によれば、該間隙Ｇの大きさヲ０．５〜１．５が
し好ましくは０．６〜１．２朋の範囲に設定することに
よって望捷しい解繊混線効果及び送り能力が得られた。
即ち、該間隙Ｇの大きさを０．５πｍより小さくすると
、有機フィラーが該間隙Ｇにおいて強力なすりつぶし破
砕作用を受けて極めて微細に解繊されるが、間隙Ｇを小
さくしたことによシ解繊混練領域Ｍにおける材料の流動
抵抗が大きくなってスフ９１１回転当たりの材料の送シ
能力が低下し、該領域での滞留時間が増し、他方、その
際に生じる材料の摩擦熱と剪断発熱が大きくなって材料
温度が著しく上昇し易い。有機フィラーの主成分である
セルロース系繊維は加熱により変質しやすく、特に温度
が２００°Ｃを越えると繊維が炭化したシ熱分解を起こ
したすして配合樹脂組成物としての物性が低下する要因
になるので、解繊混練領域Ｍの出口部分１５で測定され
る材料温度は２００°Ｃ以下、よや好ましくは１９５°
Ｃ以下に抑えるのが望ましい。この発熱による材料温度
の上昇を抑えるために、該領域Ｍのシリンダ、２には加
熱兼用の冷却ジャケット１６が装備してあって、このジ
ャケット内に温水その他の冷却媒体を通過させ、シリン
ダ２を強制的に冷却することによって除熱し、該領域Ｍ
における材料温度を２００°Ｃ以下に制御するようにな
っている。しかしながら、前記の如く該領域Ｍにおける
間隙Ｇの大きさを０．５闘よシ小さくすると、材料自体
の発熱量が大きくなって冷却ジャケット１６による除熱
が追いつかなくなυ、該領域Ｍの出口部分１５で測ボさ
れる材料温度を２００°Ｃ以下に制御することが困難に
なる。従って該領域Ｍにおける間隙′Ｇの大きさは０．
５門より小さくするのは好ましくない。
上記とは逆に、間隙Ｇの大きさを１．５馴よシ大きくし
た場合は、材料の流動抵抗が小さくなってスクリュ１回
転湧た回転速シ能力は増大する。また間隙Ｇを大きくし
たことによって、該間隙Ｇにおいて材料に作用するｈＪ
断力が著しく低減するために材料自体の摩擦と剪断によ
る発熱は少ない。しかしその反面該間隙におけるすシつ
ぶし破砕作用が減少して有機フィラーはしばしば殆ど解
繊されないで粗大粒子状のま＼溶１ｕ樹脂甲に練り込ま
れた状態で押出計量化区域Ｂへ送られ押し出される。こ
の場合には、樹脂と微細繊維との混合した構造が得られ
ず非當にル１１い成形品が得られることになる。従って
該間隙Ｇの太き−さは１．５　Ｈｉｍより大きく設定す
ることは好ましくない。
以上に述べたように解繊混線領域Ｍにおいて、有機フィ
ラーの解繊能力と材料の送り能力とは機能的にイ・百反
する関係にあるが、該領域Ｍの間隙Ｇの大きさを適切な
範囲に設定することによって有機フィラーの解繊能力と
材料の送シ能力とが両立する最適条件が得られる。
次に、有少フイ２−中に含まれている水分その他の揮発
性成分は前述の如く一次説気部Ｃで一次的に排出される
が、そこではその全部が排出されないで一部残留したま
＼の状態で、解繊混線領域Ｍを経て押出計量化区域Ｂに
送り込まれてくる。複合樹脂組成物の品質及び押出安定
性を良くするためには、材料中の水分その他の揮発性成
分を可能な限シ除去することが好ましいので、＃ｆｆｌ
’１％Ｍ領域Ｍに続いて押出計量化区域Ｂの導入部に配
設された二次鋭気部ｄにおいてシリンダ３に付設された
脱気孔１４よシ真空ポンプ等（図示せず）で吸引して、
前記残留水分その他の揮発性成分を二次的に外部へ排出
するようにする。これにより溶融材料甲に含址れている
水分その他の連発性成分のほとんどが除去されるので、
品質的に安定した複合樹脂組成物が得られることになる
。
次に引き続いて、圧縮部ｅにおいて再び圧縮された溶融
材料は浅溝で形成されている計量化部ｆに導かれ、そこ
で安定した流動状態に変換せしめられて、シリンダ３の
先端に設けられている吐出口１２よシ押し出される。
吐出口１２よシ押出される配合樹脂組成物の温度は、先
にも述べたよう１２ｏｏ°Ｃ以下に保持するのが品質上
望ましく、そのためにシリンダ３に加熱兼用の冷却ジャ
ケット１７を付設して、このジャケットに温水その他の
冷却媒体を通してシリンダ３を強制冷却するめがよい。
なお、吐出口１２に接続して多孔グイとホットカット装
置その他のカッティング装置を付設すれば有機フィラー
配合樹脂組成物のペレットが製造でき、またそれに替え
てＴダイもしくは異型ダイ等を取り付け、それらに対応
した冷却引取もしく　ｉｄサイジレン装置を設置すれば
、連続して有機フィラー配合樹脂シートもしくは異型成
形品その他の成形品が製造できる。
本発明による有機フィラー配合樹脂組成物の取分化比率
は多くの成形笑験の結果、熱可塑性樹脂２５重量％に対
し、有機フィラーを７５重景％まで配合することが可能
であった。
以上に述べた如く構成されている本発明に係る押出様を
使用することによシ、ポリプロピレンやポ、リエテレン
等の熱可塑性樹脂に有機フィラーを配合した樹脂組成物
を、加熱混練ミキサーやニーダ−等の一次混線工程を必
要とすることなく原料を直接押出機に導入して均一に分
散混練することが容易にできる。従って本発明方、法は
有機フィラー配合樹脂組成物の押出成形には極めて有効
である。また本発明による解繊混練領域を有するスクリ
ュは、該領域においてチップ状粗砕物をすシつぶし破砕
して微細に解繊する効果・をも有しているので、有機フ
ィラー用に供する故紙や木材等を強いて微粉砕する必要
がない。したがって、工業的に複雑な微粉砕工程とその
周辺を構成する関連機器が省けるので設備的に極めて有
利である。
本発明は、これに使用する有機フィラーを長手方向の長
さが５〜１５Ｍ程度の粗砕物にすることが望ましいとし
ているが、それ等を微粉砕した物や微細化された繊維屑
、あるいは植物繊維以外のガラス繊維やメルク、炭酸カ
ルシウム等の一般に使用されているフィラーを使用して
、それ等の配合された熱可塑性樹脂組成物を製造するこ
とも可能である。
本発明によシ製造された有機フィラー配合材脂組成物は
、フィラーとしての材料が故紙や木材チップ、籾殻等の
座業廃棄物を利用できるため省資源、省エネルギー、低
コストの新素材として有効でｈｂ、かつ無機フィラー系
のそれに比べて寸法安定性を始めとして剛性、塗装・接
着性、断熱性、釘打ち・切断性、音４ｉ１１特性等の点
で優れていることから、自動車部品や家電・音響部品、
建築材料等広範囲にわたる産業分野にその成形材料とし
て提供することができる。
以下、本発明による有機フィラー配合樹脂組成物の製造
に関する実施例について説明する。
実施例１ 第１図に示した押出機において、材料供給可塑化区域Ａ
におけるシリンダ１の基部の内径Ｄ１を７９＋ｗｍ、そ
の長さをシリンダ１の内径Ｄｌの１３倍とし、該区域Ａ
の内訳は材料導入部ａの長さ４９０本、溝深さ１２朋、
圧縮部すの長さ２１０闘、−次脱気部Ｃの長さ２ｉｏｇ
ｘ、溝深さ１３ｍｍとした。
解繊混練領域Ｍの長さを１４０ｍｍとし、該領域におけ
る多数の突起５のシリンダに対向する面の形状を一辺ｌ
ｏ諸の菱形、それを曲線してなる交叉した溝６を等ピッ
チ間隔に設置して、溝６の断面形状を幅１２７；ＬＭ、
深さ４πｍの半楕円形とし、該スクリュ外面とスクリュ
軸を含む平面との交線との２群の溝がなす角を各々２７
゜及び−２７°とした。また該領域における直径の変化
の形状は押出機先端に向かって直径が一定角度で拡大す
る末広がシの円錐台形とし、第２図において多数の突起
５の外面とシリンダ２の内面とで形成される間隙Ｇの大
きさｆ　Ｏ，８ｖｔｙｔｔに設定した。
押出計量化区域Ｂにおけるシリンダ３の内径Ｄ３を９（
Ｊｙｙｔｔ、その全長ヲ９９ｏ７ＩｔＭトシタ。該区域
Ｂの内訳は、二次脱気部ｄの長さｆｆ１８６０關、溝深
さｉｌＱｙｙｇ、圧棉部ｅの長さを１８０卵、計量化部
ｆの長さ・と４５’０摺、溝深さを３．５緒とした。
シリンダ３の先端吐出口１２に孔径４１ＦＭの）ズルを
１６個配置した多孔ダイを取）付け、それにホットカッ
ト装置を付設′した。
以上のように設計した押出機の材料供給口１１に自動計
量混合装置によシ、メルトフローレート４ｆ／ｌｊｍｉ
ｎのエチレン−プロピレンランダム共重合体（チッソポ
リプロＸＦ　２８４５　）５０重量％と一辺の長さが５
〜８脂程贋に粗砕したダンボール紙片５０重量％（乾燥
状態）を配合した混合材料を供給し、スクリュ４の回転
数を毎分９０回転にして押出機を運転した。この時のシ
リンダ１．２及び３の設ｗ温Ｗは１８０°Ｃで、シリン
ダ２と８の冷却媒体として６０’Ｃに温度調節された温
水を用いた。脱気孔１３及び１４にはそれぞれ水封式真
空ポンプを接続し、て材料中の含有水分その他の揮発性
成分の吸引脱気を行なった。
この結果、解繊混練領域Ｍの出口部分１５における材料
温度は１９０〜１９４°Ｃを、また吐出口１２における
温度は１９２〜１９４°Ｃを示し、多孔ダイのノズルよ
シ押出されたポリプロピレン系樹脂とダンボール紙片の
解砕物からなる有機フィラーとの混合樹脂は、外見的に
発煙、発臭が少なく、色相も白っぽい薄茶色を呈してい
て、いわゆる焼けの少ない状態であった。この混合樹脂
を多孔ダイの出口に付設したホットカット装置で切断し
て直径約４．５緋、長さ約３鱈の円柱状粒子としてのペ
レットを連続的に安定して毎時５８に９の割合で製造で
きた。
この樹脂組成物ベレットを、加熱プレスを用いて厚さ０
．１朋以下のフィルム状に圧縮成形して外観状態を透視
したところ、有機フィラーが局部的に凝集している様子
もなく、微細に解繊された状態ではド平均的に分散して
いるのが観察された。また、該組成物ベレットを射出成
形によシ厚さ３間の板状に成形してその切断面を顕微鏡
で拡大して見たところ、ポリプロピレン系樹脂の結晶体
と微細に解繊さｎたセルロース繊維とが均等に絡まシ合
っている状態が観察された。
比較例１ 第２図に示した解繊混練領域Ｍにおける多数の突起５の
外面とシリンダ２の内面とで形成される間隙Ｇの大きさ
を（１３ＭＭに設定した以外は、実施例１と同様にして
行なった。
その結果、解繊混練領域Ｍの出口部分１５における材料
温度は２２０　’Ｃを超え、吐出口１２よシ押し出され
た樹脂組成物は発煙を伴ないかつ紙が焦げついたような
臭いを発して、色相も黒っぽく焼けた色を呈していた。
また、前記間隙Ｇｋ小さくしたことによ）該領域におけ
る材料の流動抵抗が増大したために、該領域Ｍに訃ける
材料の送Ｙ）ｋが実施例１よりも著しく減少し、−次脱
気孔１３からは材料がいわゆるベントアップするように
なシ、吐出口１２より押し出される混合樹脂の量は毎時
２５ｋｇ程度まで低下し、しかもサージング現象が発生
するに至った。
実り山側２ 実施例１に示したものと同一の押出機と多孔ダイを使用
し、第２図の解繊混練領域Ｍにおける多数の突起５の外
面とシリンダ２の内面とで形成される間隙Ｇの大きさを
１．２πｍに設定した。
この押出機にメルトフローレート２．５ｇ＝／１０ｍ１
ｎＣ＋−１−チレンープロピレンブロック共重合体（チ
ッソポリプロＸＦ”１３２３）５０重量％と炭酸カルシ
ウム１Ｏ重Ｘ％にマレーシア産ゴムの木の銅材チップ（
カッグミ個尚りの形状は幅２〜６朋、厚み１〜２期、長
さ８〜１５關の直方体）４０重量％を配合した混合材料
全供給して、スクリュ回転数毎分９０回転、シリンダ設
定温度１８０°Ｃの押出条件で押し出したところ、温度
及び外観状態が実施？！ｌ　１のものに近似した樹脂組
成物を長時間連続して毎時６２ｋｑ　　。
の割合で製造することができた。
この複合樹脂組成物ベレットによる成形品の断面を顕微
鏡で観察したところ、実施例１のそれと同じような状態
を示していた。またこのペレットを加熱プレスで厚み０
．１　ｍｍ以下のフィルム状に圧縮成形して外観状態を
肉眼で観察したところ、部分的−に木質繊維が凝集して
いる様子もなく、はソ平均的（で分散していた。
比較例２ 解繊混練領域Ｍにおける間隙Ｇの大きさを１．８１に設
定した以外は、実施例２と同様にして行なった。
その結果、吐出口１２における樹脂温贋は１９ｏ’ｃｉ
下回り押出おも実施例２よ多も約１５〜２０％増加した
が、フィラーとしてのゴムの不のチップは小さく砕かれ
るだけで殆ど解繊されることなく、吐出口１２に取シ付
けた多孔ダイよシ押し出されてくる樹脂の外観は、明ら
かに大きざの異なった木質粗大粒子がポリプロピレンウ
封脂の中に多量に混入しているのがはっきりとわかるよ
うな状態季巳縞曇蕃楊会綽僻朝蛾拳艷−”　−Ｇであっ
た。
次に実施例１．２及び比較例１．２で得られた樹脂組成
物から所定の試験片を作成して各物性を測定した結果を
第１表に示す。
第１表の結果から、スクリュ外周面とシリンダの間隔を
一定の範囲内として押出機を使用するときは熱可塑性樹
脂と共に加熱混練される有機フィラー粗砕物の解繊と分
散に関して効果があり、物性的にも良好な有様フィラー
配合樹脂組成物の製造方法として有効であることがわか
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の有機フィラー配合樹脂組成物を製造す
るための押出様の一例を示す縦断面図、第２図は第１図
の狭部を拡大した縦断面図である。図中Ａは材料供給可
塑化区域、Ｍは解繊混線領域、Ｂは押出計量化区域であ
シ、ａ、　ｂ及びＣはそれぞれ材料供給可塑化区域の中
の供給部、圧縮部及び−次脱気部、ｄ、、ｅ及びｆはそ
れぞれ押出計量化区域の中の二次脱気部、圧縮部及び計
分化部を示す。また１、２及び８はシリンダ、４はスク
リュ、５は多数の突起、６は交叉した溝、１１は材料供
給口、１２は吐出口、１３及び１４は脱気孔である。 乎１釦

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　　熱可塑性樹脂と繊維に富む粗大な有機フィン
    −原料とをシリンダとその中に回転するスクリュを有す
    る押出機に連続的に供給し、該押出機中において、前記
    熱可塑性樹脂を溶融し、溶融した樹脂と前記有機フィラ
    ー原料とを、多数の突起及び該突起を囲続し当該スクリ
    ュ外面とスクリュ軸を含む平面との交線に関して互に異
    なった方向を有する２群の溝を設けたスクリュ並びに該
    突起との間に前記有機フィラー原料のすりつぶし破砕を
    行なうための間隔をおいて対向させたシリンダの間に形
    成される解繊混練領域を通過させ、その後前記熱可塑性
    樹脂と解繊された有機フィラーとの混合物を押出すこ仁
    を特徴とする有機フィラー奢配合された樹脂組成物の成
    形物の製造方法。
  2. （２）前記すシっぷし破砕を行なうため、前記スクリュ
    突起部外周面とシリンダ内周面の間隔を０．５〜１．５
    闘とすることを特徴とする第（１）項記載の方法。
  3. （３）前記スクリュ突起部外周面とシリンダ内周面の間
    隔を０．５〜１．２關とすることを特徴とする第（２）
    項記載の方法。
  4. （４）前記解繊混練領域の出口部分のシリンダ内材料温
    度を２００’Ｃ以下とすることを特徴とする第（１）項
    から第（３）項までのいずれかに記載の方法。
  5. （５）前記押出機の吐出口から押出される樹脂混合物の
    温度を２００°Ｃ以下とすることを特徴とする第（１）
    項から第（４）項までのいずれかに記載の方法。
  6. （６）　　シリンダと該シリンダ内に回転するスクリュ
    を有し、熱可塑性樹脂と繊維に富む粗大な有機フィラー
    原料から、解繊された有機フィラーを配合された樹脂組
    成物を押出す装置において、前記シリンダの内部に、材
    料供給口から続く材料供給可塑化区域と前記有機フィラ
    ー配合樹脂組成物の押出口へ続く押出計量化区域との間
    に解繊混練領域が設けられ、前記解繊混練領域において
    、スクリュ外面に、多数の突起′及び該突起を囲繞し該
    スクリュ外面とスクリュ軸を含む平面との交線に関して
    互に異なった方向を有する２群の溝が設けられ、該突起
    の外周面とそれに対向す′るシリンダ内周面との間に前
    記有機フィラー原料のすシつぶしを行なえる間隔が設け
    られていることを特徴とする前記押出装置。
  7. （７）前記解繊混練領域のスクリュ外径とシリンダ内径
    とがスクリュ軸に沿って漸次変化する形状のものである
    ことを特徴とする第（６）項記載の装置。
  8. （８）前記スクリュの突起の外周面とシリンダ内周面と
    の間隔が０．５以上１，５關以下であることを特徴とす
    る第（６）項又は第（７）項記載の装置。
  9. （９）前記間隔が０１５以上１．２ｒ１Ｍ以下であるこ
    とを特徴とする第（８）項記載の装置。 ｏｃｈ　　前記解繊混練領域におけるシリンダ内面に溝
    を設けていないことを特徴とする第（６）項から第（９
    ）項までのいずれかに記載された装置。
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