JPS6085908A - ポリマ−の微粉砕方法と装置 - Google Patents

ポリマ−の微粉砕方法と装置

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JPS6085908A
JPS6085908A JP59186631A JP18663184A JPS6085908A JP S6085908 A JPS6085908 A JP S6085908A JP 59186631 A JP59186631 A JP 59186631A JP 18663184 A JP18663184 A JP 18663184A JP S6085908 A JPS6085908 A JP S6085908A
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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、特許請求の範囲第１項の上位概念に記；ｌ；
ｋ　シだ、ポリマーを粉末にするだめの方法と一＋１１
ｉ１１また（は複数１１１１スクリュー押出し磯に関す
る。
ポリエチレンの微粉末を生成するための方法が西独国特
許出願公告第１２２９７０９号によって知られている。
この方法（廿乾式法で擦り潰すことによって粉末にされ
る固体、例えば粒子、小板または破片を前提としている
。この固体はロール隙間にいわゆる圧潰圧力を作用させ
ることによって擦りＩ＋１１される。乙の場合、加熱さ
れたロールを有するロール隙間を４〜６回通過させる必
要があるこの材料は続いて、約７５〜８０℃のロール温
度オで加熱された微粉砕機で擦り潰される。
この西独国特許出１顆公告第１２２９７０９号には、圧
潰圧力を用いた状態でポリエチレンの分子鎖がロール隙
間内でかつ所定の温度範囲内で弛〈なっており（第３柿
、第２０〜２５行参照）、その結果ポリエチレンを繊維
の状態にほぐして微粉末化し得ることが開示されている
。
この方法（・１次の理由から実７１ｎｊされなかった。
先ず第１に、固体のイ」料を擦すｙｌすために多量のエ
ネルギーを必要とする。！侍に、このような靭性の材料
の場合にはエネルギー消費が大である。更に、外部から
固体粒子の内部へ熱を加えることによって温度を高める
場合、およびロール隙間での摩擦加熱によって温度を高
める場合に、固体のポリエチレンを実施例１に従って７
０〜８０℃までおよび実施例２に従って１００〜１０５
℃まで加熱するにはきわめて多くのエネルギーを必要と
し、従って不経済である。こ。　の両方の場合には更に
比較的に長い時間が必要である。
要約すると、粉末にするだめのこの方法は全く不経済で
ある。なぜなら、 １、　固体を粉末にするために、大きなエネルギーコス
トを必要とする、 ２、　固体を所定の温度まで加熱するために大きなエネ
ルギーコストを必要とする、 五　多大の機械コスト、すなわ、ちロール装置、微粉砕
機を必要とする、 ４．　方法が不連続的に行われる（ロール装置と微粉砕
機を複数回通温させる必要がある）、および ５４　方法の実施に非常に時間がかかるので、工業的評
価が劣る。
西独国特許出願公告第４０９０４２２号によって、溶融
物から出発するポリオレフィンの粉末化方法が知られて
いる。例えばポリエチレン１ｄニブランジヤ圧力で不連
続的に作動する捏和器内で溶融される。この場合、捏和
器の壁と捏和羽根（ｄ高温蒸気によって２００℃（実施
例２）才で加ど、・！５される。
その後で、溶融物の冷却が１０℃以下（実施例１）丑で
急徹に行われる。と几と同時に、捏和羽根回転数が約５
０％落ち、プランジャ圧力が５０％低下する。
ポリマーを粉末化するだめのこの不連続的な方法も重大
な欠点がらり、従って実際には用いられていない。
先ず第１に、ＰＥ−溶融物を急冷するｋ　ｌ’ｌ”）　
＋で、即ち２００℃から１０℃以下才で急激に冷却する
ために、重大なエネルギーを利用せずに１１し出しなけ
ればならない。なぜなら、ポリエチレンの熱伝導率が非
常に悪いからである。
このような冷却を行うのに非常に時間がかかるので、こ
の方法は経済的でない。この事実だけでもってこの方法
の工業的使用が阻害される。
更に、捏和羽根の回転数を落すことによって粉末化過程
が時間的に長くなり、機械製に）１全連続的１で動かす
と七ができない。
他方において、この業界でｆｒｔ、粉末としてのポリマ
ーに数年前から非常に関心がもたれている。
なぜなら、例えば管の粉末コーティングが暦食防止のた
めに注目されてきているからで、６る。
粉末ラッカーの広い分野にとっても均一な粒子（ＤＩＮ
　５５９９Ｄ）の粉末が大量に必要である。この粉末は
奇才で（寸多数の機械を必要とする祖雑な方法によって
生成されてきた。
専門雑誌”　Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ”の第６４巻（１
９７４年）の第２分冊第５４〜５７頁に１は、合成樹脂
コーティング粉末の製造方法が記載されている。
このために使用される装置が第５５頁第１図に示されて
いる。この装置は予備混合機Ｅ、配量装置Ｆ１排出ケー
シングＨを備えた二軸スクリュー捏和機、２つの冷却ロ
ール■、冷却ドラムに１他の破砕ロール対Ｍおよび他の
微粉砕機０からなっている。
ポリマーは二軸スクリュー捏和機の中で溶融され、そし
て中広ストットノズルによって、材料に圧潰圧力を加え
るロール装置に供給される。
その後に設けられた大型の冷却ロールは材料を更に冷却
する。冷却された材料はほぼチップ状の小片を生成する
予備破砕機に運ばれ、そして微粉砕兼篩装置に達する。
ポリマー粉末のこの製造方法は多大のコストを要し、き
わめて不経済である。
本発明の課題は、ポリマーを、溶融物から出発して、き
わめて経済的にかつ連続的に粉末化することができる装
置を提供するここである。
経済的な観点から、きわめて少ないエネルギーでもって
粉末化できるようにし、かつそれにもかかわらず多量の
粉末が連続的にしかも均一な粒子の状態で得られるよう
にすべきである。更に、この方法を実施するだめの機械
コストもできるだけ少なくすべきである。
この課題は、特許請求の範囲に記載した特徴によって解
決される。
驚くべきことに、本出願人（ｄ１粉末にすべきポリマー
の方法段、す々わち 溶融、 冷却、 予備破砕および 微粉砕 を連続的にかつ一つの機械で行うことに成功した。
溶融過程１は、例えば二軸スクリュー押出し根の第１の
区域のシリンダを加熱し、同時にスクリューの駆動エネ
ルギーを介して、顆粒等と１７て投入された材料例えば
ポリエチレンにせん断エネルギーを加えることによって
達成される。
第２の区域で（は、溶融′吻の凝固点の下方で冷却が行
われ、かつこれと同時に予備破砕と微粉砕が行われる。
ポリマーに添加物を加えるときにも、すぐれた粉末化結
果が得られる。
これと同時シて、溶融物の脱気を行うことができる。
予備破砕と微粉砕、すなわち粉末化を行う押出し機にお
いて溶融過程のすぐ後に冷却過程が続くので、仁の方法
は連続的に実施される。
今１で（は押出し機内の合成樹脂溶融物が凝固点近くの
点まで冷却されないように気をつかった。なぜなら、合
成樹脂が押出し機シリンダ内で固化すると、スクリュー
の回転が不可能になるかオたけスクリューが破損するか
らである。
従って、押出し機シリンダの冷却は常に注意深く行われ
、その際スクリューの破壊を防ぐために、強力に冷却さ
れないようにすべきであった。
意外なこ七に、ポリマー溶融物を押出し機内で冷却する
場合に、ポリマーの予備破砕と微粉砕、すなｉツち粉末
化を、溶融のすぐ後で同じ押出し機内で行うことができ
、その際スクリュー破壊またはこれと同様な運転中断を
生じないことが判った。
しかし、粉末化されるポリマーに応じて成る程度まで１
伐、その都度の固化Ａ１たは溶融物が流動性を失なう点
の下方で１５〜１００℃の冷却、特に３〜４０℃、その
中でも特に約１０℃の冷却を行うと好都合である。
粉末化に使用されるエネルギーが、従来の方法に係る個
々の機械のエネルギー消費量と比べてきわめて少ないこ
とが判った。溶融にだけ用いられる公知の二軸スクリュ
ー押出し１機と、冷却ロールミル、破砕ロールミルおよ
び微粉砕機のエネルギー消費が明らかに犬である。
本発明による押出し機の必要エネルギーは予想よシも少
なかった。これは、粉末化されるポリマーがその固化点
よシも少し低い点検で冷却式れること、すなわち冷却過
程と粉末化過程のエネルギーが比ｄ１り的に少量で済む
ととに関連すると思われる。この温度範囲で（は分子鎖
の結合ｉＩ：弛ぐなる。
粉末化過程が押出し機内で０．５〜０．２５　ＭＰａ（
メガパスカル）の圧力によって行われると、卓越せる結
果が得られた。
方法を実施するだめの押出し機は好ましくは加熱される
溶融区域と冷却可能な予備破砕および微粉砕区域に分割
され、そして自己洗浄作用を有する互いにかみあうスク
リューを備えた二軸スクリュー押出し機として形成する
ことができる。
冷却は循環冷却系として形成された強力なシリンダ冷却
部によって行われる。
押出し機のそれぞれの冷却区域においてスクリュー軸に
二尖端浄たは三尖端状捏和板を設けることによって、均
一な粉末化が達成された。
捏和板の寸法に応じて、すなわち尖端部とシリンダ内壁
の間隔に応じて、粉末の粒子の太きさに影響を与えるこ
とができる。
以下、本発明による方法を実施するのに適した二軸スク
リュー押出し機を詳しく説明する。
なお、本発明はこの押出し機に限定されない。
第１図には二軸スクリュー押出し機が示されている。こ
の押出し機は次のように分けられる：溶融区域１、 脱気区域２、 冷却区域３、 排出区域４゜ 粉末にすべきポリマーは顆粒また（ｄ粉末として充てん
ホッパー５に入れられ、らせん状に設けられたスクリュ
ー６のねじ山７によって搬送され、そしてせん断エネル
ギーによって溶融される。
この溶融過程はシリンダ８の中に形成された温度調節通
路９によってシリンダ８を加熱することにより助勢され
る。この温度調節通路は流入管１０と流出管１１を介し
て循環式温度調節系として働く。
処理すべき材料に厄じて、脱気管１２を備えた脱気［Ｚ
城２を設けることができる。この脱気管には、負圧を発
生する系が接続され、例えば湿気、残留上ツマー等がこ
の脱気管から排出される。
冷却区域６のシリンダ８には冷却通路１５が設けられて
いる。この冷却通路には流入管１４と流出管１５を介し
て液状冷却媒体例えば水が供給される。との冷却通路が
冷却媒体の循環搬送を行うので、良好な冷却効率が得ら
れる。
冷却区域３のスクリュー６は循環冷却を可能にする穴シ
ステム１６によって冷却される。
冷却区域６のスクリューには二尖端状捏和板または三尖
端状捏和板１７がグループ１７ａ。
１７ｂ、１７ｃをなして設けられている。個々の捏和グ
ループの間には粉末材料を搬送する搬送スクリュ一部分
１８が設けられている。
排出区域４は粉末を押出し機から搬出する他の搬送スク
リュ一部分１９を備えている。
第２図にはいわゆる二尖端板２１の横断面が示されてい
る。こＯ二尖姑板１′−１フェザ−キー２２によってス
クリューＩ抽２０に相対回転しないように装着されてい
る。
二尖端板２１はそれぞれ互いにずらして設けられている
ので、板の尖端はスクリューｔｔｌｌＯ周シにらせんを
形成する。この配置構造によって、材料は先ず尖端部２
１ａと被冷却シリンダ壁８との間で粉砕され、そして尖
端部２１ａを周方向にずらして配置したことによって長
手方向に搬送される。
その際粉末は矢印２３で示すように、一方のスクリュー
から隣りのスクリューへ横方向に送られる。
第４，５図には三尖端状板が示されている。この三尖端
状板は被冷却シリンダ８と尖端部２４の間で３倍の粉砕
過程を行う。
第４図から判るように、三尖端状捏和板２４はそれぞれ
周方向にずらして設けられている。
従って、第５図の矢印２５によって示すように粉末材料
は長手方向に搬送される。
第１図に示した装置によってポリエチレンを効果的に粉
末化したときには、次のような機ｔ）・νデータが設定
された。
溶融区域１の温度　約１４０〜１５０℃脱気区域２の温
度　約　１４０℃ 冷却区域３の温度 第１の捏和板グループ１７ａ　７０〜９０℃第２の　ｐ
　１７ｂ５０〜９０℃ 第６の　ｔｔ　１７ｃ　２０〜３０℃ 粉末化区域の圧力は０．２５〜ｏ３ＭＰａ　（メガパス
カル）であった。
粉末にすべきポリエチレンは０．３〜７の溶融指数を有
し、スクリュー直径が５３恒でスクリュー長さが２８Ｄ
（Ｄはスクリュー直径）の二１１１スクリュー押出し機
で粉末化された。その際、４０〜５０ｋｇ／ｈの押出し
量が得られた。
ポリエチレン粉末の分析の場合には、１６゜ｍｙ　（ミ
ュー）よりも犬きに粉末粒子の成分は２％だけであった
。
【図面の簡単な説明】
第１図は二軸スクリュー押出し機の縦断面図、第２図は
第１図の■−■線に旨った１、Ｆ、？断面図、第３図は
第２図の平面図、第４図は第１図の■−■線に沿った横
断面図、第５図１よ第４図の平面図である。 １・・・溶融区域 ３・・・予備破砕および微粉砕区域 ６・・・スクリュー ２１．２４　・・・・捏和板 ２１ａ、２４ａ・・・尖端部 代理人　江　崎　光　好 代理人　江　崎　光　史

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １　ポリマーが二軸スクリュー押出し機内で溶融され、
    冷却ロールミルで冷却され、破砕ロールミル−Ｃ予め破
    砕され、そして微粉砕機で粉砕されろ、ポリマー粉末を
    製造するための方法において、 粉末化すべきポリマーの方法段、す々わぢ溶融、 冷却、 予イ！；へ破砕および 微粉砕 が複数の区域に区分された加熱および冷却可能な一軸ま
    たは複数軸スクリュー押出し機内Ｃ連幌的に付われるこ
    とを特徴とする方法。 ２−−輔１だは複数軸スクリュー押出し機の第１の区域
    でポリマーの溶融が行われ、第２の区トスにおいてその
    都度の凝固点の下寸での冷却と同時に予陥破砕と微粉砕
    が行われることを特徴とする特許請求の範囲第１項記１
    ・（の方法。 ５−軸または複数軸スクリュー押出し機内でのポリマー
    溶融物の冷却−坏、渡島しなくなる溶融物のその都度の
    凝固点よりも１５〜１００℃、特に３〜４０℃、その中
    ででも牛〒に約１０℃低い温度で行われることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、　ポリマーの予備破砕と微粉砕カニ−軸針だは複数
    軸スクリュー押出し機の被冷却区域（Ｃおいて０３〜０
    ．２５　Ｍｐａ　（ツガパスカル）の圧力で行われるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、　ポリマーに添加物が加えられることを特ａ′（と
    する特許請求の範囲第１項記載の方法ｒ１６　ポリマー
    が溶融の後で脱気されることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項記；ｉ、：ｌ；’の方？、！、、。 Ｚ　ポリマーが二軸スクリュー押出しイル！内で溶融さ
    れ、冷却ロールミルで冷却され、破砕口−ルミルで予め
    破砕され、そして微粉砕機で粉砕さｉＬろ、ポリマーの
    粉末を製造するだめの方法にして、粉末化すべ外ポリマ
    ーの方法段、すなわち、溶Ｍ：ｉ＋、冷却、予（ＩＡ被
    破砕よび微粉砕が複数の区域に区分された加熱および面
    却口」能な一軸寸たは複数軸スクリュー押出し機内で連
    続的に行われる方法を実施するための一軸また１ｄｆｆ
    数軸スクリュー押出し機において、押出し機が加熱可能
    な溶融区域（１）と冷却可能な予備破砕兼微粉砕区域（
    １）に区分芒れていることを特徴とする一軸または腹ざ
    タＩ！４ｊ！−フクリコーー押出しオ洩。 ８　押出し機が、自己洗浄作用を生じかつ互いにかみあ
    うスクリュー（６）をイ１；；えた二軸スクリュー押出
    し機として形成されていること’＜Ｌ特徴とする特許請
    求の範囲第７項記載の一軸または複数上１スクリュー押
    出し機。 ９　スクリュー（６）が予備破砕区域兼微粉砕区域（３
    ）に二尖端状捏和板または三尖端状捏和板（２１，２４
    ）を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第７項
    記載の一軸または複数軸スクリュー押出し機。 １０板の尖ｆｉ部（ｌａ、２４）がスクリューコアの周
    りにらせんを描くようにかつ搬送作用を生じるように互
    いにずらして配置されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第７項記載の一軸または復数軸スクリュー押出し
    機。 １１、二尖端状捏和板才たは三尖９１Ｍ状捏和板（２１
    ゜２４）の尖端部とシリンダ内壁の間隔が、捏和板の交
    換によって調節可能液形成されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第７項、第９頂および第１０項のいずれ
    か１つに記載の一軸または複数軸スクリュー押出し機。 １２　捏和板の尖端部が平らにされ、かつシリンダ（８
    ）の内壁の曲率に合うように形成されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第７項から第１１項までのいずれ
    か１つに記載の一軸または複数軸スクリュー押出し機。
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