JPS644892B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は重合体（polyymeric resin）及びその
混合体に関する。より具体的には、本発明は適当
な硬質塩化ビニル（PVC）コンパウンド又は添
加物を加えた粉状のポリエチレン樹脂或は添加物
を加えない粉状のポリエチレン樹脂をドライブレ
ンドし、充填密度の大きい硬質PVCブレンド又
はポリエチレン樹脂及び／又はブレンド又は組成
物を製造することに関する。 管・板等の形状をした硬質プラスチツク製品
は、先ずPVC樹脂と粉状の添加物をドライブフ
レンドし、次にブレンドされた粉体を押出成形機
或は他の処理装置に供給し、材料を充分に溶かし
て最終製品に成形するのである。その他、線状低
密度ポリエチレン（LLDPE）の如き、添加物を
加えた一般的には粉状のポリエチレン樹脂或は添
加物を含まない一般的には粉状のポリエチレン樹
脂から製品を作ることもできる。樹脂を所定の添
加物とブレンドするには一般的には機械的な撹拌
装置を用いて行なわれており、その装置として材
料を充分且つ強力に混合し混合物の温度を樹脂の
軟化点よりも相当高く上昇させることのできる強
力なミキサー（high intensity mixer）を用い
る。混合物は次に撹拌しながら冷却され、押出し
工程でそのまま使用できる粉体が得られる。然し
乍ら、混合物の温度はアグロメレーシヨン
（agglomeration）が始まる温度まで上昇させて
はいけない。 ブレンド工程では充分に撹拌し少量の添加物の
中にも樹脂パウダーを均等に分散させるのであ
る。ブレンド工程に於ける混合物の最高温度は樹
脂の所定成分を溶かし（melt）且つ吸収できる
温度であらねばならない。然し乍ら、高温の混合
状態に於てしばしば生じがちな溶融（fusing）や
アグロメレーシヨンの起こる温度まで上昇させて
はならない。高温の粉状混合物は冷却容器に排出
される。冷却容器のインペラーはアグロメレーシ
ヨンが生じない速度とし、該容器の冷却表面は容
量に対して最大になるようにしている。パウダー
は充分低い温度まで冷却し、貯蔵室或は容器の中
で固まらないようにしなければならない。 ドライブレンドされたパウダーは一般的には押
出し成形機の中で最終製品に成形される。この種
機械のより重要な特性の１つに、材料の供給部か
ら成形型へ可成り積極的に材料を送り込む働きが
挙げられる。実際、機械の生産性は他の条件を同
じとすると機械に供給される材料の速度に制御さ
れる。押出し成形スクリユーの形状によつて、単
位時間に送ることの出来る材料の量は決まつてし
まうから、スクリユー速度を一定にした場合、全
体送り量／単位時間の比率は全体送り量／単位体
積の割合で材料密度に比例する。 粉末の密度はかさ密度（bulk density）及び充
填密度（packing density）の２つの異なる方法
で示すことができる。充填密度の測定は、決めら
れた重さの粉体を目盛のついたシリンダーの中に
注ぎ、安定状態になるまで所定の方法で軽くたた
くことにより行なう。その後材料の体積を読み取
り、次の式から充填密度を計算する。 充填密度＝試料重量 ｇ／体 積 cm³ 重合条件を変えることによつて種々の形状の粒
体を形成しPVC樹脂の平均多孔度（average
porosity）を変えることができる。それは各々の
粒体ははるか小さい一次粒子のアグロメーシヨン
によつて形成されているからである。ブレンデイ
ングしている間、添加物は拡散し一次粒子の間の
空間を部分的に満たすことができる。 更に粒子の粗い尖部は摩擦によつて削られて丸
くなる傾向がある。これらは両方ともパウダーの
充填密度を大きくする効果がある。その他、
PVC樹脂とは粒子サイズ及び比重の異なる添加
物を樹脂粒子の間に介在させることによつて、樹
脂粒子の混合物の充填密度は影響を受けるととも
にパウダーの粒子サイズの分布状態が変わること
が認められる。 従来、そのような方法を用いてドライブレンド
の充填密度を大きくすることは実際的には限界が
あることが知られている。二酸化チタンを多く含
んだ代表的なPVC板材の粉末ブレンドにあつて
は、従来の方法に従いPVC樹脂の懸濁液を用い
ドライブレンデイングした後の充填密度は約0.65
ｇｍ／c.c.である。LLPDEの粒状樹脂の代表的な
充填密度は約0.44ｇｍ／c.c.である。 ドライブレンドの充填密度は又、ツインスクリ
ユー式の押出し成形機及びある種のシングルスク
リユー式の押出し成形機の生産性に影響を及ぼす
ことが知られている。ブレンドの充填密度が大き
くなると押出し量も多くなる。仮に充填密度が６
〜７％のオーダで大きくなるとすると、押出し成
形機の生産量も略同じ割合で増大することになる
であろう。 本発明者は重合樹脂及びブレンドの充填密度を
２段階のプロセスで大きくすることができること
を見出した。その第１段階は混合及び加熱工程で
あり、強力ミキサーのブレードの先端速度が約25
メートル／秒を超えると充填密度は大きくなる。
第２段階は冷却工程であり強力ミキサーのブレー
ドの先端速度が約16メートル／秒以下であるとき
に充填密度は大きくなる。 本発明者は更に、硬質ポリ塩化ビニル樹脂と、
安定剤及び滑材の添加物とのパウダダーブレンド
の充填密度は、スタンダード或はベースブレンド
のベース充填密度に対して約15乃至35％大きくな
ることを見出した。本明細書を通じて用いられる
「ベース」の充填密度とは、従来より知られてい
る方法によつて作られた重合体及びブレンドの充
填密度のことをいう。 本発明はプラスチツク物質を形成するのに好適
な粒状の重合樹脂ブレンドを製造する方法であつ
て、熱可塑性重合樹脂から成る粒状組成物をアー
ムに取り付けられて先端が約25メートル／秒以上
の速度で回転する複数のブレードを備える強力ミ
キサーの中で混合し熱運動で加熱することによつ
て組成物をブレンドし且つ粒状組成物のアグロメ
レーシヨン開始以下の温度まで加熱し、ブレンド
され加熱された粒状組成物がアグロメレーシヨン
することなく貯蔵することのできる温度までミキ
サー内で粒状組成物を冷却するプロセスに於て、
ブレンドされ加熱された粒状組成物をミキサーの
中で冷却し、ミキサーには回転するアームにブレ
ードを取り付け、先端が約16メートル／秒以下の
速度で回転しており、このようにして冷却された
粒状の重合樹脂ブレンドは高い充填密度を備えて
いる。 樹脂は硬質ポリ塩化ビニルが望ましい。望まし
い実施例に於て、バツチ（batch）を混合・加熱
する温度は200℃以下であり、バツチを冷却する
温度は60℃以下である。混合・加熱工程における
ブレード先端の速度は毎秒約25乃至45メートルの
範囲内にあることが望ましい。なお、加熱温度を
200℃以下とするのは、ブレード先端の速度が25
ｍ／秒以上における急速加熱の場合、この温度に
達してもアグロメレーシヨンは開始しないからで
ある。また、硬質ポリ塩化ビニルの場合、加熱速
度が遅いと、アグロメレーシヨンは一般的に160
乃至170℃にて開始する。このように、アグロメ
レーシヨンの開始は、単に温度だけでなく、昇温
時間にも左右される。 他の実施例に於て、粒状樹脂ブレンドは加工助
剤（processing aids）、滑剤（lubricants）、安定
剤（stabilizers）、酸化防止剤（antioxidants）、
衝撃重合調整剤（impact modifiers）、充填剤
（fillers）及び着色剤（pigments）から構成され
る群から選択された１種以上の添加物を含んでい
る。混合・加熱工程は約20秒未満であることが望
ましく、冷却工程は約40秒未満であるのが望まし
い。望ましい実施例に於て、混合・加熱及び冷却
工程は同じ強力ミキサーの中で行なわれる。 本発明のプロセスは、硬質PVC組成物及び添
加物を加えた粒状ポリエチレン樹脂と、硬質
PVC組成物及び添加物を含まない粒状ポリエチ
レン樹脂に用いることができることが判つた。あ
る種の軟質のPVC組成物に本発明の方法を用い
て加工しても充填密度はあまり大きくならない。
更にポリプロピレン樹脂の粉末に本発明の方法を
用いて処理しても充填密度は特に大きくはならな
い。 適当な熱可塑性重合樹脂が粉状のブレンドであ
る場合には、例えば、加工助剤・滑剤・安定剤・
酸化防止剤・衝撃重合調整剤・充填剤及び着色剤
の如き添加物を液状・フレーク状或は粉末状の何
れかの形にて加えることもできる。特に添加物を
含む場合には、充填密度の大きいブレンドを作る
前にブレンド前工程を加えても可い。ブレンド前
工程の目的は、混合体の中にそれら成分を均等に
分散させ、適当に成分を配合したものをバツチへ
供給することにある。 添加物を加えた混合体のバツチ、添加物を含ま
ない混合体のバツチ或は前ブレンド処理したバツ
チは次にブレードの先端速度が約25メートル／秒
以上の強力ミキサーへ連続的に投入される。本発
明に係るプセスを実施する上で満足する強力ミキ
サーの一例としてドライスベルク社
（Draiswerke GmbH）製のゲリマツト
（gelimat）（商標名）が挙げられる。望ましい実
施例に於て、ゲリマツトの強力ミキサーには、ミ
キサーの壁及びブレードの温度とは別にミキサー
内のバツチ温度をモニターし、次にバツチが設定
温度に達するとバツチをミキサーから排出する装
置を配備している。 この装置は米国特許第4230615号に開示されて
いる。ミキサー本体の中を高速回転するブレード
から得られるエネルギーは熱運動によつて材料を
加熱し、その速度はバツチサイズ・ミキサー本体
の温度・材料の組成及び回転ブレードの先端速度
と形状に左右される。 ブレードの先端速度が約25ｍ／秒以上のときが
有利であり、約45ｍ／秒の先端速度で行なうこと
ができるのが判つた。混合及び加熱工程はバツチ
が所定温度に達するとバツチを排出するか或はミ
キサー速度を落とすことが出来るように制御され
ている。バツチの温度が混合及び加熱サイクルを
制御するのである。強力ミキサーは全加熱時間が
20秒未満で混合することのできるものが選択され
る。このような強力ミキサーを用い混合工程のサ
イクルを短くすることによつて、小さな装置であ
つても高い生産量を得ることができるのである。 混合及び加熱工程の後、バツチ温度が可成り高
いときは混合物を直ちに冷却する必必要がある。
そうしないとアグロメレーシヨンが起こり、混合
物を満足のいく状態で貯蔵しておくことができな
いからである。それ故、混合物を強力ミキサーか
ら取り出し、ウオータジヤケツトがミキサー本体
を取り囲む構造の第２の強力ミキサーに投入する
こともできる。このミキサーは混合・加熱工程で
用いたものと同じ型式のものを用いることがで
き、ブレード先端を約16ｍ／秒以下の速度で回転
させて冷却するのである。しかしブレード先端速
度があまり下がりすぎると充填密度は大きくなら
ないため、約16ｍ／秒以下よりあまり下がりすぎ
ないようにする。 冷媒には望ましくは水を用い冷却ジヤケツトの
中を循環させる。冷却時間は製品ががアグロメレ
ーシヨンを起こすことなく貯蔵できる温度までバ
ツチを冷却するのに充分な長さにする。混合及び
加熱サイクルの混合には、冷却速度はバツチ温
度、装置の冷却能力、ミキサーの大きさ、ブレー
ドの先端速度の函数である。バツチが設定速度、
すなわち硬質PVC樹脂に対しては約60℃未満の
温度に達すると、バツチは自動的に排出され、最
終製品に加工されるときが来るまでこの状態で貯
えられる。混合・加熱工程と冷却工程との時間の
遅れは約１秒以下であることが望ましいが、それ
よりも長くても構わない。 もう１つの実施例に於て、混合工程及び冷却工
程にシングルスクリユー式の強力ミキサーを用い
る。ミキサーは冷却ジヤケツトを備え、混合・加
熱工程中にも冷却ジヤケツトの中を常に水を循環
させている。一方、冷却工程の間だけ、冷却ジヤ
ケツトの中に水を循環させても可い。混合・加熱
工程が終するとミキサーブレードの先端速度は直
ちに約16ｍ／秒或は直ぐその下まで下げられ、水
が冷却ジヤケツトの中を循環する。 この方法によつて混合された粉体の充填密度は
一般的に増大する。硬質ポリ塩化ビニル樹脂と安
定剤、滑剤との粉状ブレンドである場合、従来の
方法で得られる粉状ブレンドより約15乃至35％の
範囲内で充填密度が増大している。 実施例 １ 硬質ポリ塩化ビニル樹脂及び異なる添加物につ
いて充填密度の増加を調べるために、ベース組成
物・ベース組成物＋低レベルの添加物・ベース組
成物＋高レベルの添加物の試料を調製し、その成
分を第表に示す。

【表】 ケミカル社製）

【表】 アンド ハース
社製）
添加物 − 216 495

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プラスチツク製品の成形に好適な粒状又は粉
   状の重合樹脂ブレンドを製造する方法に於て、回
   転アームに複数のブレードを取り付けた強力ミキ
   サーの中で熱可塑性重合樹脂を含む粒状又は粉状
   組成物を混合し、ブレードの運動によつて、混合
   材料を、粒状又は粉状組成物のアグロメレーシヨ
   ンが開始しない温度以下でブレンド及び加熱する
   工程と、次にアグロメレーシヨンを起こすことな
   く貯蔵できる温度までミキサー内で冷却する工程
   から構成され、ブレンド及び加熱工程は、ブレー
   ド先端部での速度が25ｍ／秒以上となるようにミ
   キサーの回転アームを回転させて攪拌しつつ行な
   い、冷却工程は、ブレード先端部での速度が16
   ｍ／秒以下となるようにミキサーの回転アームを
   回転させて攪拌しつつ行なうことを特徴とする充
   填密度の大きい重合樹脂ブレンドを製造する方
   法。 ２ 重合樹脂は硬質ポリ塩化ビニルである特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ３ バツチの混合加熱温度は200℃以下であり、
   バツチの冷却温度は60℃以下である特許請求の範
   囲第２項に記載の方法。 ４ ブレード先端の速度は混合・加熱工程におい
   て25乃至45ｍ／秒の範囲内である特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。 ５ 粒状樹脂ブレンドは加工助剤・滑剤・安定
   剤・酸化防止剤・衝撃重合調整剤・充填剤及び着
   色剤から成る群から選択された１種以上の添加物
   を含んでいる特許請求の範囲第１項又は第２項に
   記載の方法。 ６ 混合・加熱工程は20秒未満である特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ７ 冷却工程は40秒未満である特許請求の範囲第
   １項に記載の方法。 ８ 混合・加熱工程及び冷却工程は同じ強力ミキ
   サーの中で行なう特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。 ９ 樹脂は低密度ポリエチレン粉末である特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。