JPS6257491B2 - - Google Patents
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- JPS6257491B2 JPS6257491B2 JP58041748A JP4174883A JPS6257491B2 JP S6257491 B2 JPS6257491 B2 JP S6257491B2 JP 58041748 A JP58041748 A JP 58041748A JP 4174883 A JP4174883 A JP 4174883A JP S6257491 B2 JPS6257491 B2 JP S6257491B2
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- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/16—Fillers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
本発明は、有機フイラーを配合した熱可塑性樹
脂組成物の製造に関する。より詳しくは自動車用
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イラーとを混合した樹脂
組成物（以下、これを有機フイラー配合樹脂組成
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。 有機フイラー含有樹脂組成物に関しては、特開
昭56−34737号及び特開昭57−115437号に、ポリ
オレフイン系樹脂と植物性繊維を主体とする配合
物からなるポリオレフイ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
微粉砕木片等があり、これらの繊維長は特に長い
ものは好ましくなく、ポリオレフイン系樹脂と混
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
以下にすることが好ましいことが記載されてい
る。またこのように微粉砕された植物性繊維を使
用して前記ポリオレフイ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イン系樹脂およ
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
バンバリーミキサーやニーダー等で加熱混練し、
樹脂が溶融して植物性繊維に含浸し始めた時点で
押出機に導入してペレツ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、混練時の分散性を良くす
るために植物性繊維を予め上記の如く微粉砕する
ことが必要であり、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型等
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、特別な配慮が必要になつてくる。 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積との比）が
大きくなつて、かさ密度は小さくなる。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大きさよりはるかに大きい
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、粒径が小さいほど安息角が大きく
なる傾向がある。この現象は、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
微細粒子が詰つ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。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度の大きいペ
レツ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りかさ密
度や安息角、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ツトが分離して、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要因により生じるこ
れら諸現象は、材料の供給、排出の円滑を欠いた
り不能を来たして装置の性能に影響するところが
大きい。即ち、該装置の設計に当つては上記架橋
現象や偏析現象を防止するための特別な処置を施
す必要があり、かつ植物性繊維の微細化工程や計
量輸送工程等の工業的に複雑多岐な前工程を必要
とする。従つて、そのような方式にはそれだけ設
備費が高くなり、また人手も要するという欠点が
存在する。 有機フイ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ままの状態で熱可
塑性樹脂と混合して複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−
43575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、新聞紙やダンボール、圧縮
ボード紙等の故紙を切断機及びターボミルを用い
て縦横５mm程度の大きさに細分化した粗砕片とを
混合して、予め加熱されたミキサー（実用的には
ヘンシエ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撹拌羽根に
より高速剪断流動を与えて混練を行なう。混練が
進むにつれて、摩擦と剪断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共に、溶融した熱可塑性樹
脂は故紙に浸透し、樹脂含浸の状態で故紙の叩解
が行われる。叩解が十分に進行した時点で該ミキ
サーの回転を減速して、混合物に造粒初期の造核
を行なわせる。続いてこれを約20℃に水冷した冷
却ミキサーに移送し、低速回転で冷却造粒を行な
わしめて微細な植物性繊維の配合された熱可塑性
樹脂組成物を製造する。 しかし、ポリエチレンやポリプロピレン樹脂
は、加熱溶融状態で空気に触れると酸化により劣
化されやすい性質を有している。従つて上記の如
き高速剪断流動型の加熱混練ミキサーを利用した
樹脂組成物の製造方法においては、前記樹脂は、
ミキサー内で高速回転により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
り、樹脂温度が220℃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流動
により、溶融した熱可塑性樹脂を植物繊維に含浸
させなが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り部分的に混合
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度
合いを示す緊度が大きい故紙粗砕片や木材チツプ
等を使用した場合は、ミキサーの撹拌流動による
解繊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
めに操作がバツチ式で、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、本発明者らは上記従来技術の欠点を避
けるために、繊維に富み小片状に粗砕された有機
物系材料を使用して、これと熱可塑性樹脂とを、
前記特公昭56−9576号の実施例の如く空気の雰囲
気下での溶融混練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着目した。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ユー式押
出機では、熱可塑性樹脂に対する混練機能が十分
なものであつても、該押出機の中で溶融した熱可
塑性樹脂に前記有機物系材料を均一に分散させる
ことは極めて困難であり、従つて均質な組成物を
得ることはできなかつた。これは、均質な有機フ
イラー配合樹脂組成物を得るためには、押出機の
混練過程において溶融した熱可塑性樹脂が粗砕物
の有機フイ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
れを解繊と略記する。）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ユ式
押出機におけるスクリユ形状では、そのような機
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
前記の加熱混練ミキサ等による有機フイラー配合
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を鋭意研究
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) 熱可塑性樹脂と繊維に富む粗大な有機フイラ
ー原料とをシリンダとその中に回転するスクリ
ユ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イラー原料とを、多数の
突起及び該突起を囲繞し当該スクリユ外面とス
クリユ軸を含む平面との交線に関して互に異な
つた方向を有する２群の溝を設けた円錐台形状
をなすスクリユ並びに該突起外周面との間に前
記有機フイラー原料のすりつぶし破砕を行なう
ための0.5〜1.5mmの間の一定の間隔をおいて対
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
された有機フイラーとの混合物を押出すことに
より有機フイ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ユ
を有し、材料供給口から続く材料供給可塑化区
域と吐出口へ続く押出計量化区域との間に、ス
クリユ外面に多数の突起及び該突起を囲繞し互
いに異なる方向をもつた２群の溝を有するスク
リユ部分と該スクリユ部分と対向するシリンダ
部分とからなる混練区域を設けた押出装置にお
いて、当該混練区域のスクリユ部及びシリンダ
部を円錐台形状とし、該スクリユ部突起外周面
とシリンダ内周面とを0.5〜1.5mmの間の一定の
間隔をおいて対向させることにより、該混練区
域にて熱可塑性樹脂とともに供給された繊維に
富む粗大な有機フイラー原料のすりつぶし破砕
を行なわしめることを特徴とする、解繊された
有機フイラーを配合された熱可塑性樹脂組成物
の押出装置。 以下、本発明の方法及び装置を本発明の実施例
を示す図面を用いて具体的に説明する。第１図は
本発明の有機フイ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機の一例を示す断面
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
部を有するスクリユ４が回転自在に挿入されて構
成され、その基部近くに材料供給口１１があり、
先端部に吐出口１２が設けられてある。スクリユ
４の基部に該スクリユを回転させるための入力軸
および該スクリユを前記シリンダの内面に沿つて
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。 スクリユ４は、その軸に沿つて前記材料供給口
１１から順次材料供給可塑化区域Ａ、解繊混練領
域Ｍ、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より
導入された熱可塑性樹脂（以下、単に樹脂と略記
する。）と有機フイ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、有機フイラー中の含有水分が温度上昇により
分離して水蒸気となるので、それを一次的に外部
へ排除するための脱気機構を有している。該区域
におけるスクリユ形状は、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ユ形
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とテーパ溝の圧縮部ｂ、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を囲繞しスクリユ外面とスクリユ軸を含
む面との交線に関して互に異なつた方向を有する
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つてよく、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つてもよ
い。 解繊混練領域Ｍにおいて、交叉した溝６は、多
数の突起５を囲繞してなるもので、該溝６の縦断
面形状は、半円形、Ｕ字形、台形等であつてよ
い。この交叉した溝６の配列の例を示すと、スク
リユ軸の周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、溝のピツチおよび条数が
同じであつても異なつていてもよく、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つてもＴ字形であつて
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、より高
めるために、該領域における多数の突起５の外周
面がスクリユ軸方向に沿つ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あ
る。スクリユ４の基部に該スクリユを前進または
後退せしめる機構を装備してあるので、スクリユ
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を拡げたり狭めたりし
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、多数の突起の外周面が形成す
る回転体の形状）は截頭円錐形、鐘形もしくはそ
の一部分、同心円板を積み重ねた形、円板等を単
独またはそれぞれを組合せた形状とすることがで
きる。第１図に示すように本発明の押出機からス
クリユを抜き出して吐出口１２の方向に取り出せ
るような場合には、該領域Ｍの周面の直径を吐出
口側に向かつて末広がり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
ユ基部部分における内径D1を基準としてそれの
1.5〜３倍程度が好ましい。突起５および溝６の
形状、深さ、数、間隔等は、使用する熱可塑性樹
脂と有機物系材料の種類、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、0.5〜1.5mm、好ましくは0.5〜
1.2mmの範囲に設定するのがよい。 押出計量化区域Ｂは、供給可塑化区域Ａと同様
にシングルフライト形のスクリユー形状でよく、
解繊混練領域Ｍの出口側に続いて、一次脱気部ｃ
で排出されない材料中に残留している水分その他
の揮発性成分を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
へ送り出すために一定の浅い溝深しにした計量化
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倍程度が好ましい。 以上のように構成された本発明に係る押出機の
作用について説明すると次のようである。 有機フイ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イラー原料はそ
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つて、第１図に示す押出機
へと供給される。ここで使用する熱可塑性樹脂
は、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン／
プロピレン共重合体等のポリオレフイン系樹脂の
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使用することもできる。 また有機フイラー原料としては、新聞紙、ダン
ボール紙、クラフト紙、厚紙ボードの端材等より
なる故紙、あるいは建築用木材屑やその他樹木の
端材チツプ、籾殼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
機フイラー原料としては、粉砕機で微細に粉砕ま
たは解繊されたものでもよいが、微細化繊維は先
に説明してあるように輸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
イラー原料は、粗砕機を用いて長手方向の長さが
５〜15mm程度の矩形状粗砕片とすることが望まし
い。 樹脂と有機フイ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
プラスチツク材料の計量フイーダとして使用され
ているものでよく、例えば原料ペレツトと粉砕物
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を使用する。 一定の重量比率で供給された樹脂と有機フイラ
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１１よりシリンダ１内へ導入され、
スクリユ４の回転によつて供給部ａから圧縮部ｂ
へ送られる間に加熱によつて該混合材料の温度が
上昇し、樹脂が次第に軟化し始める。それと共に
有機フイラー中の含有水分が温度上昇により水蒸
気となつて出てくるが、一次脱気部ｃにおいてス
クリユ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より一
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
してそれの吸引作用により負圧状態にすることが
好ましい。 有機フイ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
が有機フイラーの中に浸透して、該有機フイラー
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機フイラー原料は
スクリユ４の回転により材料供給可塑化区域Ａか
ら次の解繊混練領域Ｍに送り込まれる。ここまで
スクリユ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を示して
いるが、解繊混練領域Ｍに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により流れが撹乱され、乱流・撹拌作用を受
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
よつてすりつぶし破砕作用を受けて、樹脂含浸状
態の有機フイ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練が促進される。またここ
で、多数の突起５を囲繞してなる交叉した溝６は
スクリユ４の外面とスクリユ軸を含む面との交線
に関して互に異なつた方向を有する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の内面に沿つて回転す
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つて効果的な乱硫・撹拌作用
を受けるのである。 解繊混練領域Ｍにおいて上述の如きすりつぶし
破砕作用と乱流・撹拌作用を受けて均一に分散・
複合化された材料は、部分的に逆流旋回流動を繰
り返しながら全体的にはスクリユ４のフライトと
同方向の溝に沿つて進行し、次の押出計量化区域
Ｂへと送り込まれる。 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り
材料の解繊混練効果及び送り能力が異なつててく
る。本発明方法による実験結果によれば、該間隙
Ｇの大きさを0.5〜1.5mm、好ましくは0.5〜1.2mm
の範囲に設定することによつて望ましい解繊混練
効果及び送り能力が得られた。 即ち、該間隙Ｇの大きさを0.5mmより小さくす
ると、有機フイラーが該間隙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り解繊混練領
域Ｍにおける材料の流動抵抗が大きくなつてスク
リユ１回転当たりの材料の送り能力が低下し、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つて材料温度
が著しく上昇し易い。有機フイラーの主成分であ
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℃を越えると繊維が炭化したり熱
分解を起こしたり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℃以
下、より好ましくは195℃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
ジヤケツト１６が装備してあつて、このジヤケツ
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つて除熱し、該
領域Ｍにおける材料温度を200℃以下に制御する
ようになつている。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0.5mmより小さ
くすると、材料自体の発熱量が大きくなつて冷却
ジヤケツト１６による除熱が追いつかなくなり、
該領域Ｍの出口部分１５で測定される材料温度を
200℃以下に制御することが困難になる。従つて
該領域Ｍにおける間隙Ｇの大きさは0.5mm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1.5mmより大
きくした場合は、材料の流動抵抗が小さくなつて
スクリユ１回転当たりの送り能力は増大する。ま
た間隙Ｇを大きくしたことによつて、該間隙Ｇに
おいて材料に作用する剪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りつぶし破砕作
用が減少して有機フイラーはしばしば殆ど解繊さ
れないで粗大粒子状のまゝ溶融樹脂中に練り込ま
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
構造が得られず非常に脆い成形品が得られること
になる。従つて該間隙Ｇの大きさは1.5mm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練領域Ｍにおいて、
有機フイラーの解繊能力と材料の送り能力とは機
能的に相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つて有
機フイラーの解繊能力と材料の送り能力とが両立
する最適条件が得られる。 次に、有機フイラー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脱気部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ゝの状態で、解繊混練領域
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
能な限り除去することが好ましいので、解繊混練
領域Ｍに続いて押出計量化区域Ｂの導入部に配設
された二次脱気部ｄにおいてシリンダ３に付設さ
れた脱気孔１４より真空ポンプ等（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
融材料中に含まれている水分その他の揮発性成分
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より押し出される。 吐出口１２より押出される配合樹脂組成物の温
度は、先にも述べたように200℃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
熱兼用の冷却ジヤケツト１７を付設して、このジ
ヤケツトに温水その他の冷却媒体を通してシリン
ダ３を強制冷却するのがよい。 なお、吐出口１２に接続して多孔ダイとホツト
カツト装置その他のカツテイング装置を付設すれ
ば有機フイラー配合樹脂組成物のペレツトが製造
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
はサイジング装置を設置すれば、連続して有機フ
イ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イラー配合樹脂組成物の成
分比率は多くの成形実験の結果、熱可塑性樹脂25
重量％に対し、有機フイラーを75重量％まで配合
することが可能であつた。 以上に述べた如く構成されている本発明に係る
押出機を使用することにより、ポリプロピレンや
ポリエチレン等の熱可塑性樹脂に有機フイラーを
配合した樹脂組成物を、加熱混練ミキサーやニー
ダー等の一次混練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。従つて本発明方法は有機フイラ
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
リユは、該領域においてチツプ状粗砕物をすりつ
ぶし破砕して微細に解繊する効果をも有している
ので、有機フイ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。したがつて、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イラーを長手
方向の長さが５〜15mm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
ラス繊維やタルク、炭酸カルシウム等の一般に使
用されているフイラーを使用して、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。 本発明により製造された有機フイラー配合樹脂
組成物は、フイラーとしての材料が故紙や木材チ
ツプ、籾殼等の産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
であり、かつ無機フイ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、釘打し・切断性、音響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イラー配合樹脂組成
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
70mm、その長さをシリンダ１の内径D1の13倍と
し、該区域Ａの内訳は材料導入部ａの長さ490
mm、溝深さ12mm、圧縮部ｂの長さ210mm、一次脱
気部ｃの長さ210mm、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10mmの菱形、それを囲繞してなる交叉し
た溝６を等ピツチ間隔に設置して、溝６の断面形
状を幅12mm、深さ４mmの半楕円形とし、該スクリ
ユ外面とスクリユ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
向かつて直径が一定角度で拡大する末広がりの円
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
さを0.8mm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90mm、その全長を990mmとした。該区域Ｂの
内訳は、二次脱気部ｄの長さを360mm、溝深さを
10mm、圧縮部ｅの長さを180mm、計量化部ｆの長
さを450mm、溝深さを3.5mmとした。 シリンダ３の先端吐出口１２に孔径４mmのノズ
ルを16個配置した多孔ダイを取り付け、それにホ
ツトカツト装置を付設した。 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り、メルトフローレート
４ｇ／10minのエチレン−プロピレンランダム共
重合体（チツソポリプロXF2345）50重量％と一
辺の長さが５〜８mm程度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、スクリユ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
の設定温度は180℃で、シリンダ２と３の冷却媒
体として60℃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
の吸引脱気を行なつた。 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℃を、また吐出口１２に
おける温度は192〜194℃を示し、多孔ダイのノズ
ルより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イラーとの混合
樹脂は、外見的に発煙、発臭が少なく、色相も白
つぽい薄茶色を呈していて、いわゆる焼けの少な
い状態であつた。この混合樹脂を多孔ダイの出口
に付設したホツトカツト装置で切断して直径約
4.5mm、長さ約３mmの円柱状粒子としてのペレツ
トを連続的に安定して毎時58Kgの合で製造でき
た。 この樹脂組成物ペレツトを、加熱プレスを用い
て厚さ0.1mm以下のフイルム状に圧縮成形して外
観状態を透視したところ、有機フイラーが局部的
に凝集している様子もなく、微細に解繊された状
態でほゞ平均的に分散しているのが観察された。
また、該組成物ペレツトを射出成形により厚さ３
mm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
微細に解繊されたセルロース繊維とが均等に絡ま
り合つ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0.3mmに設定した以外は、実施
例１と同様にして行なつた。 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℃を超え、吐出口１２より押
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、色相も黒つぽく焼
けた色を呈していた。また、前記間隙Ｇを小さく
したことにより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における材料の送り量
が実施例１よりも著しく減少し、一次脱気孔１３
からは材料がいわゆるベントアツプするようにな
り、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
が発生するに至つた。 実施例 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1.2mmに設定した。 この押出機にメルトフローレート2.5ｇ／
10minのエチレン−プロピレンブロツク共重合体
（チツソポリプロXF1323）50重量％と炭酸カルシ
ウム10重量％にマレーシア産ゴムの木の端材チツ
プ（チツプ１個当りの形状は幅２〜６mm、厚み１
〜２mm、長さ８〜15mmの直方体）40重量％を配合
した混合材料を供給して、スクリユ回転数毎分90
回転、シリンダ設定温度180℃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例１のも
のに近似した樹脂組成物を長時間連続して毎時62
Kgの割合で製造することができた。 この複合樹脂組成物ペレツ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。またこのペレツト
を加熱プレスで厚み0.1mm以下のフイルム状に圧
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、ほゞ
平均的に分散していた。 比較例 ２ 解繊混練領域Ｍにおける間隙Ｇの大きさを1.8
mmに設定した以外は、実施例２と同様にして行な
つた。 その結果、吐出口１２における樹脂温度は190
℃を下回り押出量も実施例２よりも約15〜20％増
加したが、フイラーとしてのゴムの木のチツプは
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に取り付けた多孔ダイより押し出され
てくる樹脂の外観は、明らかに大きさの異なつた
木質粗大粒子がポリプロピレン樹脂の中に多量に
混入しているのがはつきりとわかるような状態で
あつた。 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。
脂組成物の製造に関する。より詳しくは自動車用
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イラーとを混合した樹脂
組成物（以下、これを有機フイラー配合樹脂組成
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。 有機フイラー含有樹脂組成物に関しては、特開
昭56−34737号及び特開昭57−115437号に、ポリ
オレフイン系樹脂と植物性繊維を主体とする配合
物からなるポリオレフイ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
微粉砕木片等があり、これらの繊維長は特に長い
ものは好ましくなく、ポリオレフイン系樹脂と混
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
以下にすることが好ましいことが記載されてい
る。またこのように微粉砕された植物性繊維を使
用して前記ポリオレフイ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イン系樹脂およ
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
バンバリーミキサーやニーダー等で加熱混練し、
樹脂が溶融して植物性繊維に含浸し始めた時点で
押出機に導入してペレツ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、混練時の分散性を良くす
るために植物性繊維を予め上記の如く微粉砕する
ことが必要であり、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型等
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、特別な配慮が必要になつてくる。 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積との比）が
大きくなつて、かさ密度は小さくなる。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大きさよりはるかに大きい
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、粒径が小さいほど安息角が大きく
なる傾向がある。この現象は、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
微細粒子が詰つ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。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度の大きいペ
レツ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りかさ密
度や安息角、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ツトが分離して、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要因により生じるこ
れら諸現象は、材料の供給、排出の円滑を欠いた
り不能を来たして装置の性能に影響するところが
大きい。即ち、該装置の設計に当つては上記架橋
現象や偏析現象を防止するための特別な処置を施
す必要があり、かつ植物性繊維の微細化工程や計
量輸送工程等の工業的に複雑多岐な前工程を必要
とする。従つて、そのような方式にはそれだけ設
備費が高くなり、また人手も要するという欠点が
存在する。 有機フイ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ままの状態で熱可
塑性樹脂と混合して複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−
43575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、新聞紙やダンボール、圧縮
ボード紙等の故紙を切断機及びターボミルを用い
て縦横５mm程度の大きさに細分化した粗砕片とを
混合して、予め加熱されたミキサー（実用的には
ヘンシエ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撹拌羽根に
より高速剪断流動を与えて混練を行なう。混練が
進むにつれて、摩擦と剪断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共に、溶融した熱可塑性樹
脂は故紙に浸透し、樹脂含浸の状態で故紙の叩解
が行われる。叩解が十分に進行した時点で該ミキ
サーの回転を減速して、混合物に造粒初期の造核
を行なわせる。続いてこれを約20℃に水冷した冷
却ミキサーに移送し、低速回転で冷却造粒を行な
わしめて微細な植物性繊維の配合された熱可塑性
樹脂組成物を製造する。 しかし、ポリエチレンやポリプロピレン樹脂
は、加熱溶融状態で空気に触れると酸化により劣
化されやすい性質を有している。従つて上記の如
き高速剪断流動型の加熱混練ミキサーを利用した
樹脂組成物の製造方法においては、前記樹脂は、
ミキサー内で高速回転により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
り、樹脂温度が220℃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流動
により、溶融した熱可塑性樹脂を植物繊維に含浸
させなが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り部分的に混合
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度
合いを示す緊度が大きい故紙粗砕片や木材チツプ
等を使用した場合は、ミキサーの撹拌流動による
解繊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
めに操作がバツチ式で、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、本発明者らは上記従来技術の欠点を避
けるために、繊維に富み小片状に粗砕された有機
物系材料を使用して、これと熱可塑性樹脂とを、
前記特公昭56−9576号の実施例の如く空気の雰囲
気下での溶融混練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着目した。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ユー式押
出機では、熱可塑性樹脂に対する混練機能が十分
なものであつても、該押出機の中で溶融した熱可
塑性樹脂に前記有機物系材料を均一に分散させる
ことは極めて困難であり、従つて均質な組成物を
得ることはできなかつた。これは、均質な有機フ
イラー配合樹脂組成物を得るためには、押出機の
混練過程において溶融した熱可塑性樹脂が粗砕物
の有機フイ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
れを解繊と略記する。）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ユ式
押出機におけるスクリユ形状では、そのような機
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
前記の加熱混練ミキサ等による有機フイラー配合
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を鋭意研究
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) 熱可塑性樹脂と繊維に富む粗大な有機フイラ
ー原料とをシリンダとその中に回転するスクリ
ユ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イラー原料とを、多数の
突起及び該突起を囲繞し当該スクリユ外面とス
クリユ軸を含む平面との交線に関して互に異な
つた方向を有する２群の溝を設けた円錐台形状
をなすスクリユ並びに該突起外周面との間に前
記有機フイラー原料のすりつぶし破砕を行なう
ための0.5〜1.5mmの間の一定の間隔をおいて対
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
された有機フイラーとの混合物を押出すことに
より有機フイ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ユ
を有し、材料供給口から続く材料供給可塑化区
域と吐出口へ続く押出計量化区域との間に、ス
クリユ外面に多数の突起及び該突起を囲繞し互
いに異なる方向をもつた２群の溝を有するスク
リユ部分と該スクリユ部分と対向するシリンダ
部分とからなる混練区域を設けた押出装置にお
いて、当該混練区域のスクリユ部及びシリンダ
部を円錐台形状とし、該スクリユ部突起外周面
とシリンダ内周面とを0.5〜1.5mmの間の一定の
間隔をおいて対向させることにより、該混練区
域にて熱可塑性樹脂とともに供給された繊維に
富む粗大な有機フイラー原料のすりつぶし破砕
を行なわしめることを特徴とする、解繊された
有機フイラーを配合された熱可塑性樹脂組成物
の押出装置。 以下、本発明の方法及び装置を本発明の実施例
を示す図面を用いて具体的に説明する。第１図は
本発明の有機フイ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機の一例を示す断面
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
部を有するスクリユ４が回転自在に挿入されて構
成され、その基部近くに材料供給口１１があり、
先端部に吐出口１２が設けられてある。スクリユ
４の基部に該スクリユを回転させるための入力軸
および該スクリユを前記シリンダの内面に沿つて
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。 スクリユ４は、その軸に沿つて前記材料供給口
１１から順次材料供給可塑化区域Ａ、解繊混練領
域Ｍ、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より
導入された熱可塑性樹脂（以下、単に樹脂と略記
する。）と有機フイ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、有機フイラー中の含有水分が温度上昇により
分離して水蒸気となるので、それを一次的に外部
へ排除するための脱気機構を有している。該区域
におけるスクリユ形状は、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ユ形
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とテーパ溝の圧縮部ｂ、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を囲繞しスクリユ外面とスクリユ軸を含
む面との交線に関して互に異なつた方向を有する
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つてよく、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つてもよ
い。 解繊混練領域Ｍにおいて、交叉した溝６は、多
数の突起５を囲繞してなるもので、該溝６の縦断
面形状は、半円形、Ｕ字形、台形等であつてよ
い。この交叉した溝６の配列の例を示すと、スク
リユ軸の周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、溝のピツチおよび条数が
同じであつても異なつていてもよく、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つてもＴ字形であつて
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、より高
めるために、該領域における多数の突起５の外周
面がスクリユ軸方向に沿つ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あ
る。スクリユ４の基部に該スクリユを前進または
後退せしめる機構を装備してあるので、スクリユ
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を拡げたり狭めたりし
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、多数の突起の外周面が形成す
る回転体の形状）は截頭円錐形、鐘形もしくはそ
の一部分、同心円板を積み重ねた形、円板等を単
独またはそれぞれを組合せた形状とすることがで
きる。第１図に示すように本発明の押出機からス
クリユを抜き出して吐出口１２の方向に取り出せ
るような場合には、該領域Ｍの周面の直径を吐出
口側に向かつて末広がり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
ユ基部部分における内径D1を基準としてそれの
1.5〜３倍程度が好ましい。突起５および溝６の
形状、深さ、数、間隔等は、使用する熱可塑性樹
脂と有機物系材料の種類、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、0.5〜1.5mm、好ましくは0.5〜
1.2mmの範囲に設定するのがよい。 押出計量化区域Ｂは、供給可塑化区域Ａと同様
にシングルフライト形のスクリユー形状でよく、
解繊混練領域Ｍの出口側に続いて、一次脱気部ｃ
で排出されない材料中に残留している水分その他
の揮発性成分を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
へ送り出すために一定の浅い溝深しにした計量化
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倍程度が好ましい。 以上のように構成された本発明に係る押出機の
作用について説明すると次のようである。 有機フイ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イラー原料はそ
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つて、第１図に示す押出機
へと供給される。ここで使用する熱可塑性樹脂
は、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン／
プロピレン共重合体等のポリオレフイン系樹脂の
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使用することもできる。 また有機フイラー原料としては、新聞紙、ダン
ボール紙、クラフト紙、厚紙ボードの端材等より
なる故紙、あるいは建築用木材屑やその他樹木の
端材チツプ、籾殼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
機フイラー原料としては、粉砕機で微細に粉砕ま
たは解繊されたものでもよいが、微細化繊維は先
に説明してあるように輸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
イラー原料は、粗砕機を用いて長手方向の長さが
５〜15mm程度の矩形状粗砕片とすることが望まし
い。 樹脂と有機フイ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
プラスチツク材料の計量フイーダとして使用され
ているものでよく、例えば原料ペレツトと粉砕物
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を使用する。 一定の重量比率で供給された樹脂と有機フイラ
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１１よりシリンダ１内へ導入され、
スクリユ４の回転によつて供給部ａから圧縮部ｂ
へ送られる間に加熱によつて該混合材料の温度が
上昇し、樹脂が次第に軟化し始める。それと共に
有機フイラー中の含有水分が温度上昇により水蒸
気となつて出てくるが、一次脱気部ｃにおいてス
クリユ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より一
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
してそれの吸引作用により負圧状態にすることが
好ましい。 有機フイ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
が有機フイラーの中に浸透して、該有機フイラー
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機フイラー原料は
スクリユ４の回転により材料供給可塑化区域Ａか
ら次の解繊混練領域Ｍに送り込まれる。ここまで
スクリユ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を示して
いるが、解繊混練領域Ｍに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により流れが撹乱され、乱流・撹拌作用を受
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
よつてすりつぶし破砕作用を受けて、樹脂含浸状
態の有機フイ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練が促進される。またここ
で、多数の突起５を囲繞してなる交叉した溝６は
スクリユ４の外面とスクリユ軸を含む面との交線
に関して互に異なつた方向を有する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の内面に沿つて回転す
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つて効果的な乱硫・撹拌作用
を受けるのである。 解繊混練領域Ｍにおいて上述の如きすりつぶし
破砕作用と乱流・撹拌作用を受けて均一に分散・
複合化された材料は、部分的に逆流旋回流動を繰
り返しながら全体的にはスクリユ４のフライトと
同方向の溝に沿つて進行し、次の押出計量化区域
Ｂへと送り込まれる。 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り
材料の解繊混練効果及び送り能力が異なつててく
る。本発明方法による実験結果によれば、該間隙
Ｇの大きさを0.5〜1.5mm、好ましくは0.5〜1.2mm
の範囲に設定することによつて望ましい解繊混練
効果及び送り能力が得られた。 即ち、該間隙Ｇの大きさを0.5mmより小さくす
ると、有機フイラーが該間隙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り解繊混練領
域Ｍにおける材料の流動抵抗が大きくなつてスク
リユ１回転当たりの材料の送り能力が低下し、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つて材料温度
が著しく上昇し易い。有機フイラーの主成分であ
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℃を越えると繊維が炭化したり熱
分解を起こしたり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℃以
下、より好ましくは195℃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
ジヤケツト１６が装備してあつて、このジヤケツ
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つて除熱し、該
領域Ｍにおける材料温度を200℃以下に制御する
ようになつている。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0.5mmより小さ
くすると、材料自体の発熱量が大きくなつて冷却
ジヤケツト１６による除熱が追いつかなくなり、
該領域Ｍの出口部分１５で測定される材料温度を
200℃以下に制御することが困難になる。従つて
該領域Ｍにおける間隙Ｇの大きさは0.5mm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1.5mmより大
きくした場合は、材料の流動抵抗が小さくなつて
スクリユ１回転当たりの送り能力は増大する。ま
た間隙Ｇを大きくしたことによつて、該間隙Ｇに
おいて材料に作用する剪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りつぶし破砕作
用が減少して有機フイラーはしばしば殆ど解繊さ
れないで粗大粒子状のまゝ溶融樹脂中に練り込ま
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
構造が得られず非常に脆い成形品が得られること
になる。従つて該間隙Ｇの大きさは1.5mm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練領域Ｍにおいて、
有機フイラーの解繊能力と材料の送り能力とは機
能的に相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つて有
機フイラーの解繊能力と材料の送り能力とが両立
する最適条件が得られる。 次に、有機フイラー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脱気部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ゝの状態で、解繊混練領域
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
能な限り除去することが好ましいので、解繊混練
領域Ｍに続いて押出計量化区域Ｂの導入部に配設
された二次脱気部ｄにおいてシリンダ３に付設さ
れた脱気孔１４より真空ポンプ等（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
融材料中に含まれている水分その他の揮発性成分
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より押し出される。 吐出口１２より押出される配合樹脂組成物の温
度は、先にも述べたように200℃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
熱兼用の冷却ジヤケツト１７を付設して、このジ
ヤケツトに温水その他の冷却媒体を通してシリン
ダ３を強制冷却するのがよい。 なお、吐出口１２に接続して多孔ダイとホツト
カツト装置その他のカツテイング装置を付設すれ
ば有機フイラー配合樹脂組成物のペレツトが製造
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
はサイジング装置を設置すれば、連続して有機フ
イ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イラー配合樹脂組成物の成
分比率は多くの成形実験の結果、熱可塑性樹脂25
重量％に対し、有機フイラーを75重量％まで配合
することが可能であつた。 以上に述べた如く構成されている本発明に係る
押出機を使用することにより、ポリプロピレンや
ポリエチレン等の熱可塑性樹脂に有機フイラーを
配合した樹脂組成物を、加熱混練ミキサーやニー
ダー等の一次混練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。従つて本発明方法は有機フイラ
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
リユは、該領域においてチツプ状粗砕物をすりつ
ぶし破砕して微細に解繊する効果をも有している
ので、有機フイ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。したがつて、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イラーを長手
方向の長さが５〜15mm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
ラス繊維やタルク、炭酸カルシウム等の一般に使
用されているフイラーを使用して、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。 本発明により製造された有機フイラー配合樹脂
組成物は、フイラーとしての材料が故紙や木材チ
ツプ、籾殼等の産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
であり、かつ無機フイ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、釘打し・切断性、音響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イラー配合樹脂組成
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
70mm、その長さをシリンダ１の内径D1の13倍と
し、該区域Ａの内訳は材料導入部ａの長さ490
mm、溝深さ12mm、圧縮部ｂの長さ210mm、一次脱
気部ｃの長さ210mm、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10mmの菱形、それを囲繞してなる交叉し
た溝６を等ピツチ間隔に設置して、溝６の断面形
状を幅12mm、深さ４mmの半楕円形とし、該スクリ
ユ外面とスクリユ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
向かつて直径が一定角度で拡大する末広がりの円
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
さを0.8mm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90mm、その全長を990mmとした。該区域Ｂの
内訳は、二次脱気部ｄの長さを360mm、溝深さを
10mm、圧縮部ｅの長さを180mm、計量化部ｆの長
さを450mm、溝深さを3.5mmとした。 シリンダ３の先端吐出口１２に孔径４mmのノズ
ルを16個配置した多孔ダイを取り付け、それにホ
ツトカツト装置を付設した。 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り、メルトフローレート
４ｇ／10minのエチレン−プロピレンランダム共
重合体（チツソポリプロXF2345）50重量％と一
辺の長さが５〜８mm程度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、スクリユ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
の設定温度は180℃で、シリンダ２と３の冷却媒
体として60℃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
の吸引脱気を行なつた。 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℃を、また吐出口１２に
おける温度は192〜194℃を示し、多孔ダイのノズ
ルより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イラーとの混合
樹脂は、外見的に発煙、発臭が少なく、色相も白
つぽい薄茶色を呈していて、いわゆる焼けの少な
い状態であつた。この混合樹脂を多孔ダイの出口
に付設したホツトカツト装置で切断して直径約
4.5mm、長さ約３mmの円柱状粒子としてのペレツ
トを連続的に安定して毎時58Kgの合で製造でき
た。 この樹脂組成物ペレツトを、加熱プレスを用い
て厚さ0.1mm以下のフイルム状に圧縮成形して外
観状態を透視したところ、有機フイラーが局部的
に凝集している様子もなく、微細に解繊された状
態でほゞ平均的に分散しているのが観察された。
また、該組成物ペレツトを射出成形により厚さ３
mm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
微細に解繊されたセルロース繊維とが均等に絡ま
り合つ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0.3mmに設定した以外は、実施
例１と同様にして行なつた。 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℃を超え、吐出口１２より押
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、色相も黒つぽく焼
けた色を呈していた。また、前記間隙Ｇを小さく
したことにより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における材料の送り量
が実施例１よりも著しく減少し、一次脱気孔１３
からは材料がいわゆるベントアツプするようにな
り、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
が発生するに至つた。 実施例 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1.2mmに設定した。 この押出機にメルトフローレート2.5ｇ／
10minのエチレン−プロピレンブロツク共重合体
（チツソポリプロXF1323）50重量％と炭酸カルシ
ウム10重量％にマレーシア産ゴムの木の端材チツ
プ（チツプ１個当りの形状は幅２〜６mm、厚み１
〜２mm、長さ８〜15mmの直方体）40重量％を配合
した混合材料を供給して、スクリユ回転数毎分90
回転、シリンダ設定温度180℃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例１のも
のに近似した樹脂組成物を長時間連続して毎時62
Kgの割合で製造することができた。 この複合樹脂組成物ペレツ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。またこのペレツト
を加熱プレスで厚み0.1mm以下のフイルム状に圧
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、ほゞ
平均的に分散していた。 比較例 ２ 解繊混練領域Ｍにおける間隙Ｇの大きさを1.8
mmに設定した以外は、実施例２と同様にして行な
つた。 その結果、吐出口１２における樹脂温度は190
℃を下回り押出量も実施例２よりも約15〜20％増
加したが、フイラーとしてのゴムの木のチツプは
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に取り付けた多孔ダイより押し出され
てくる樹脂の外観は、明らかに大きさの異なつた
木質粗大粒子がポリプロピレン樹脂の中に多量に
混入しているのがはつきりとわかるような状態で
あつた。 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。
【表】
第１表の結果から、スクリユ外周面とシリンダ
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イ
ラー粗砕物の解繊と分散に関して効果があり、物
性的にも良好な有機フイ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。
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イ
ラー粗砕物の解繊と分散に関して効果があり、物
性的にも良好な有機フイ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。
第１図は本発明の有機フイラー配合樹脂組成物
を製造するための押出機の一例を示す縦断面図、
第２図は第１図の要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は解繊混練
領域、Ｂは押出計量化区域であり、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
縮部及び一次脱気部、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、圧縮部及び計量
化部を示す。また１，２及び３はシリンダ、４は
スクリユ、５は多数の突起、６は交叉した溝、１
１は材料供給口、１２は吐出口、１３及び１４は
脱気孔である。
を製造するための押出機の一例を示す縦断面図、
第２図は第１図の要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は解繊混練
領域、Ｂは押出計量化区域であり、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
縮部及び一次脱気部、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、圧縮部及び計量
化部を示す。また１，２及び３はシリンダ、４は
スクリユ、５は多数の突起、６は交叉した溝、１
１は材料供給口、１２は吐出口、１３及び１４は
脱気孔である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性樹脂と繊維に富む粗大な有機フイラ
ー原料とをシリンダとその中に回転するスクリユ
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
脂と前記有機フイラー原料とを、多数の突起及び
該突起を囲繞し当該スクリユ外面とスクリユ軸を
含む平面との交線に関して互いに異なつた方向を
有する２群の溝を設けた円錐台形状をなすスクリ
ユ部分並びに該突起外周面との間に前記有機フイ
ラー原料のすりつぶし破砕を行なうための0.5〜
1.5mmの間の一定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イラ
ーとの混合物を押出すことを特徴とする有機フイ
ラーを配合された樹脂組成物の成形物の製造方
法。 ２ 前記スクリユ突起部外周面とシリンダ内周面
の間隔を0.5〜1.2mmとすることを特徴とする第１
項記載の方法。 ３ 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℃以下とすることを特徴とする第１
項または第２項に記載の方法。 ４ 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℃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 シリンダと該シリンダ内に回転するスクリユ
を有し、材料供給口から続く材料供給可塑化区域
と吐出口へ続く押出計量化区域との間に、スクリ
ユ外面に多数の突起及び該突起を囲繞し互いに異
なる方向をもつた２群の溝を有するスクリユ部分
と該スクリユ部分と対向するシリンダ部分とから
なる混練区域を設けた押出装置において、当該混
練区域のスクリユ部及びシリンダ部を円錐台形状
とし、該スクリユ部突起外周面とシリンダ内周面
とを0.5〜1.5mmの間の一定の間隔をおいて対向さ
せることにより、該混練区域にて熱可塑性樹脂と
ともに供給された繊維に富む粗大な有機フイラー
原料のすりつぶし破砕を行なわしめることを特徴
とする、解繊された有機フイラーを配合された熱
可塑性樹脂組成物の押出装置。 ６ 前記スクリユ突起外周面とシリンダ内周面と
の間隔が0.5mm以上1.2mm以下にあることを特徴と
する第５項記載の装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58041748A JPS59167240A (ja) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | 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 |
| US06/588,310 US4708623A (en) | 1983-03-14 | 1984-03-12 | Apparatus for producing organic filler-blended resin compositions |
| KR1019840001288A KR910005196B1 (ko) | 1983-03-14 | 1984-03-14 | 열가소성 수지 조성물의 제조방법 및 그 제조장치 |
| GB08406663A GB2140314B (en) | 1983-03-14 | 1984-03-14 | Process and apparatus for producing organic filler-blended resin compositions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58041748A JPS59167240A (ja) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59167240A JPS59167240A (ja) | 1984-09-20 |
| JPS6257491B2 true JPS6257491B2 (ja) | 1987-12-01 |
Family
ID=12617040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58041748A Granted JPS59167240A (ja) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | 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 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4708623A (ja) |
| JP (1) | JPS59167240A (ja) |
| KR (1) | KR910005196B1 (ja) |
| GB (1) | GB2140314B (ja) |
Families Citing this family (72)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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