JPS6333896B2 - - Google Patents

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JPS6333896B2
JPS6333896B2 JP55069005A JP6900580A JPS6333896B2 JP S6333896 B2 JPS6333896 B2 JP S6333896B2 JP 55069005 A JP55069005 A JP 55069005A JP 6900580 A JP6900580 A JP 6900580A JP S6333896 B2 JPS6333896 B2 JP S6333896B2
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JP
Japan
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mixing
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JP55069005A
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English (en)
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JPS56166926A (en
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Shigeru Saeda
Yukinori Susaka
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/433Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
    • B01F25/4335Mixers with a converging-diverging cross-section
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/433Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/45Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads
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    • B01F25/452Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces
    • B01F25/4521Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces the components being pressed through orifices in elements, e.g. flat plates or cylinders, which obstruct the whole diameter of the tube

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は合成樹脂、合成樹脂と充填材などの均
一な混合を行なうための混合装置に関する。 近年、合成樹脂の用途の拡大、加工技術の進歩
とともに合成樹脂の品質に対する要望は厳しくな
りつつある。この要望に応えるにはただ単一の合
成樹脂で充分であるとは限らず、2種以上の合成
樹脂さらには合成樹脂と無機又は有機充填材など
を混合する場合が多い。 混合装置としては既に各種の混合装置例えば単
軸押出機、2軸押出機、バンバリーミキサーなど
が用いられているが、いずれも分子量、粘性の非
常に異なる多成分の均一な混合には未だ不適当で
ある。勿論これらの装置で繰返し混合すれば均一
性は徐々に改善されるが経済性に乏しくなり実用
的でない。 本発明はこの課題を解決すべく鋭意研究の結果
到達したものであり、その要旨は、絞り部と前方
の圧縮部及び/又は後方の拡散部とからなる混合
器を1個又は並列に2個以上備えた混合装置であ
つて、前記絞り部が多孔板又は金網から成り、前
記圧縮部及び/又は拡散部の最大開口断面積と前
記絞り部の個々の独立した開口部の最小開口断面
積の和の比が10:1以上であり、そして前記絞り
部の個々の独立した開口部の最小開口断面積が10
mm2以下であることを特徴とする混合装置にある。 以下に図面を用いて本発明を詳細に説明する。 第1−A図は本発明での混合器において、同一
合成樹脂の高分子量成分即ち高粘性成分と低分子
量成分即ち低粘度成分を溶融して混合する状態を
模式的に示す縦断面図である。 導入部1において弱い練りでは高粘性成分は低
粘性成分の海の中に島状に塊2として存在するだ
けである。これらの塊2は矢印方向で圧縮部3に
入ると細長く変形され、絞り部4に達するときに
は糸状に引伸ばされ、絞り部4を経て拡散部5に
至る。即ち合成樹脂の進行方向に対し絞り部4の
前方に圧縮部3が位置し後方に拡散部5が位置す
るという空間のつながりになる。 又、第1−B図の縦断面図のように圧縮部を略
して絞り部4と拡散部5を設けてもよいし、さら
には第1−C図の縦断面図のように圧縮部3、絞
り部4を設けて拡散部を略してもよいが、第1−
A図、第1−C図のように圧縮部を設けるのが好
ましい。 より均一な混合状態を得るためには、圧縮部入
口の断面積即ち最大開口断面積S1と絞り部の個々
の独立した開口部の最小開口断面積の和S2との比
S1/S2と、絞り部の個々の独立した開口部の最小
開口断面積S3が重要な意味を持つ。 S1/S2が小さいと圧縮部での流線形成が良好に
行なわれないため高粘性成分が充分に細く引伸ば
されない。S1/S2が10以上で有効であるが、好ま
しくは50以上さらに好ましくは100以上がよい。 絞り部の個合の独立した開口部の最小開口断面
積S3があまり大きいと高粘性成分が細く引伸ばさ
れない。しかしあまり小さいと塵埃、充填材など
により詰まりを生じ易いし、背圧も大きくなつて
実用的でない。従つて10mm2以下であることが必要
であり好ましくは3mm2以下で0.001mm2以上がよい。 絞り部は多孔板又は金網から成り、その開口部
の形状は、円形、正方形、長方形、円環状など種
種とれるし、絞り部の軸方向の長さはゼロであつ
てもよいが、逆にあまり長くすると背圧が大きく
なるので通常は5mm以下、好ましくは0〜1mmと
する。 絞り部の役割は導入部から圧縮部を経て又は導
入部から高粘性成分の流線を形成するための最小
開口部であると同時に混合すべき原材料に高いず
り速度を与えることにある。溶融状態の合成樹脂
に高いずり速度を与えると、溶融破断現象(メル
トフラクチヤー)を起し激しい振動を起すことが
知られている。この現象のために絞り部に達した
細く引伸ばされた高粘性成分は絞り部を出て引き
ちぎられ細分化し低粘性成分と混合する。引きち
ぎられないにしても絞り部出口附近に発生する渦
のためからみ合つた状態になる。 そのからみ合いは拡散部を進んでいくことによ
り緩和して低粘性成分と新しいからみ合いを起し
より均一な混合がなされる。拡散部の役割は主と
してこのからみ合いの再形成にある。なおずり速
度は50sec-1以上が好ましい。 圧縮部の軸方向の長さは或る程度必要であつ
て、これが短かいと圧縮部の通過中に高粘性成分
を引伸ばす時間が不足して不充分な混合状態しか
得られないので、絞り部の個々の独立した開口部
の最小開口断面積の和S2を円周率で除した値の平
方根の2倍以上が好ましい。 拡散部の軸方向の長さについても、絞り部を通
過して高いずり速度を与えられた混合物の中の高
粘性成分が新しいからみ合いを再形成するため
に、圧縮部と同様に絞り部の個々の独立した開口
部の最小開口断面積の和S2を円周率で除した値の
平方根の2倍以上が好ましい。 本発明における絞り部と前方の圧縮部及び/又
は後方の拡散部からなる混合器1個では充分な量
を混合できない場合は、この混合器を例えば1枚
のプレートに並列に2個以上穿設すればよい。
又、より均一に混合させるために直列に2段以上
設けてもよい。但し段数が多い程、圧損失が大き
くなつて動力費が増大し自己発熱も大きいので5
段位迄が好ましい。また、圧縮部および拡散部の
形状については特に制限はないが、滑らかに断面
積が変化するのが好ましい。 本発明の混合装置を用いる混合の利点には次の
ような例が挙げられる。 合成樹脂として代表的な高密度ポリエチレン、
ポリプロピレンの製造プロセスの主流はスラリー
法であり、重合槽中の重合体は粉状、粒状などで
生成し、これを洗浄、乾燥などの処理をし、最後
に仕上工程によりペレツト化して製品とするのが
普通である。しかし、重合槽を出た粉体や粒体
は、分子量、結晶性などに関して均一ではなく
種々のものの集合体である。又、低密度ポリエチ
レンの塊状重合法、ポリスチレンのビース重合法
などでも同様に均一でない場合が多い。 従つて仕上工程で均一に混合しないと、成形品
に悪影響し例えば、フイルムにフイツシユアイ、
ゲルが発生したりボルトのESCRが低下したりす
る。これを避け均一に混合するために本者明の混
合装置が好適に使用される。 又、合成樹脂の強度のような物性はその重量平
均分子量が大きい程優れるが、成形加工性は逆に
低下する。そこで重量平均分子量を変えないで分
子量分布を広くすれば成形加工性が向上できる
が、分子量分布の拡大は触媒によりある程度可能
なものの、非常に広い分子量分布を得るには重量
平均分子量の非常に異なる多成分を混合すること
になる。このような場合も本発明の混合装置を用
いて混合すればよい。 さらに本発明の混合装置は相溶性が乏しく相分
離する系の混合にも有効に用いられる。例えばポ
リプロピレンの耐寒衝撃性を改良するためにエチ
レンプロピレンゴムを混合する場合、相溶せず相
分離した状態で分散しているのが一般であり、耐
寒耐衝撃性改良につながる高分子量即ち高粘性の
エチレンプロピレンゴム程分散が難しいが、本発
明の混合装置によりポリプロピレン中にエチレン
プロピレンゴム粒子が均一に分散する。 一方、本発明の混合装置によつて相溶性が乏し
い系で高粘性成分を適宜選択して樹脂複合体も得
られる。例えば低密度ポリエチレンにナイロン66
を混合しナイロン66の融点以上で本発明の混合装
置を通過させると、ナイロン66が細長く引伸ばさ
れいわばナイロン糸を含んだ樹脂複合体となり、
低密度ポリエチレンの軟かさを失なうことなく強
度の優れた樹脂複合体が得られる。但しこの場合
ずり速度をあまり上げると絞り部での切断効果の
ため強度が低下することもあり得る。 又、合成樹脂に有機又は無機充填材を混合する
場合にも、本発明の混合装置の絞り部、拡散部に
おける振動、渦流、回転などの作用により良好な
混合効果が得られる。さらに顔料の混合において
有効な分散のため所要量を減少させる効果もあ
る。 本発明に従えば、絞り部は多孔板又は金網から
構成されているので、独立の絞り部を持つ混合器
を多数作るよりは製作が容易であり、また必要に
応じて寸法の異なる多孔板あるいは金網に交換す
ることが可能となる。なお金網の場合は安価で交
換容易であるが、強度が弱いので多孔板の方が好
ましい。 以下に実施例、比較例を挙げて本発明をさらに
詳細に説明する。 実施例1および比較例1 第2−A図にその縦断面図の概略を示すように
30mmφ単軸押出機の50mmφヘツド部6に混合器7
を3段直列に終端部8の内側に挿入装置した。混
合器7は第2−B図にその平面を第2−B′図に
そのA−A′断面を示すようなものであり、2枚
の円板状のプレート9および10と中央に設置した
金網11から構成されている。プレート9および
10は、対象型に作られた円錐状の導入部および
拡散部である。中央の金網11はJIS目開き1mm、
線径0.59mmφのステンレス製金網で、その独立し
た開口部の最小開口断面積S3は1mm2であり、開口
部の断面積の総和S2は7.8mm2である。圧縮部と拡
散部の最大開口断面積S1は1963mm2であり、S1/S2
比は251であつた。また、√2は1.57mmであ
り、圧縮部と拡散部の軸方向の長さはともに50mm
で、√2の値の31.7倍であつた。なお混合器
7の材質はSNCM8で樹脂の通過面は鏡面仕上げ
した。 この押出機を用いて、メルトフローインデツク
ス18g/10mmのポリプロピレン80重量部とデカリ
ン中135℃の極限粘度4.5のエチレンプロピレンゴ
ム20重量部を温度250℃で混合しペレツト化した。
押出機の押出量は1Kg/Hであつた。 得られた混合樹脂について物性試験をしたとこ
ろ、第1表に示したように、脆化温度および伸び
の結果が良好であつた。これに対し、比較のため
に、混合器7を全部をすべて取り外した以外は上
記実施例と同様にして試験したところ、第1表に
示したように脆化温度および伸びの改良効果があ
まり認められなかつた。
【表】 実施例2および3並びに比較例2 絞り部に金網に代えて直径0.5mmφ、長さ2mm
の細孔35個を有する目皿を用いた以外は実施例1
と同様の装置を用いた。この装置の独立した開口
部の最小開口断面積S3は0.196mm2、開口部の最小
開口断面積の総和S2は6.87mm2、圧縮部と拡散部の
最大開口断面積S1は1963mm2、S1とS2との比S1/S2
は285.6、そして√2は1.48mmであつた。 かかる装置を用いて、密度0.915(g/c.c.)で高
荷重メルトインデツクス(ASTM D−1238、
21.6Kg荷重)が0.11g/10minであるエチレン・
ブテンコポリマー25重量部と、密度0.962(g/
c.c.)でメルトインデツクスが8.2(g/min)の高
密度ポリエチレン75重量部とを温度220℃および
押出量0.8Kg/Hで混合した。 得られた混合物の物性値は第2表に示す通りで
あつた。なお第2表においてSRはメルトインデ
ツクスの測定時に吐出された樹脂の径をD、ダイ
スの径をD0とした時に、SR=(D/D0−1)×
100で定義される値である。またESCRは環境応
力亀裂抵抗値で、ASTM D−1693の方法に従い
50℃においてノニオンNS210(日油化学株式会社
製活面活性剤)10%中で測定した。 なお、実施例2では混合器を3段、実施例3で
は混合器を1段、それぞれ、配置し、比較例2で
は比較のために混合器を取り外して実験を行なつ
た。
【表】 【図面の簡単な説明】
第1−A図は本発明での混合器における混合状
態を示す模式的縦断面図、第1−B図は絞り部お
よび拡散部を有する混合器を示す縦断面図、第1
−C図は圧縮部および絞り部を有する混合器を示
す縦断面図である。第2−A図は実施例1および
2において使用した、押出機ヘツド部に混合器を
3段直列に挿入した縦断面概略図、第2−B図は
実施例1で用いた混合器の平面図であり、第2−
B′図は第2−B図のA−A′断面を示す図面であ
る。 1……導入部、2……塊、3……圧縮部、4…
…絞り部、5……拡散部、6……ヘツド部、7…
…混合器、8……終端部、9,10……円板状プ
レート、11……金網。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 絞り部と前方の圧縮部及び/又は後方の拡散
    部とからなる混合器を1個又は並列に2個以上備
    えた混合装置であつて、前記絞り部が多孔板又は
    金網から成り、前記圧縮部及び/又は拡散部の最
    大開口断面積と前記絞り部の個々の独立した開口
    部の最小開口断面積の和の比が10:1以上であ
    り、そして前記絞り部の個々の独立した開口部の
    最小開口断面積が10mm2以下であることを特徴とす
    る混合装置。
JP6900580A 1980-05-26 1980-05-26 Mixer Granted JPS56166926A (en)

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