KR101470768B1

KR101470768B1 - 혼련 압출기를 사용한 폴리프로필렌의 점도 조정 방법 및 혼련 압출기

Info

Publication number: KR101470768B1
Application number: KR1020137005261A
Authority: KR
Inventors: 신 호타니; 요시노리 구로다; 가즈오 야마구치; 야스아키 야마네
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2014-12-08
Also published as: EP2612740A1; JP5560450B2; CN103068540A; EP2612740B1; WO2012029271A1; EP2612740A4; KR20130041285A; JP2012051228A; CN103068540B

Abstract

배럴과, 가장 상류측의 제1 혼련 날개부와 이것보다도 하류측의 제2 혼련 날개부를 갖는 스크류와, 제1 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경 가능한 제1 유로 교축 기구와, 그 하류측의 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경 가능한 제2 유로 교축 기구를 구비하는 혼련 압출기를 사용하여 폴리프로필렌과 과산화물을 혼련할 때에, 게이트 장치에 의해 폴리프로필렌의 충만율을 높이는 동시에, 최하류측의 혼련 날개부로 혼련된 폴리프로필렌이 소정 온도 미만인 경우에는, 나비 밸브에 의해 폴리프로필렌의 충만율을 높임으로써, 최하류측의 혼련 날개부로 혼련된 폴리프로필렌을 당해 소정 온도 이상으로 함으로써, 혼련 압출기의 현저한 대형화를 초래하는 일 없이, 폴리프로필렌과 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 과산화물을 혼련하여 당해 폴리프로필렌의 점도를 조정하고, 또한 과산화물의 잔류량을 억제할 수 있는 방법이 제공된다.

Description

혼련 압출기를 사용한 폴리프로필렌의 점도 조정 방법 및 혼련 압출기 {METHOD FOR REGULATING VISCOSITY OF POLYPROPYLENE USING KNEADING EXTRUDER, AND KNEADING EXTRUDER}

본 발명은 수지용의 혼련 압출기를 사용하여 폴리프로필렌의 점도를 조정하기 위한 방법 및 수지용의 혼련 압출기에 관한 것이다.

종래, 폴리프로필렌 등의 원료 수지(수지 파우더)를 용융시켜, 각종 첨가제와 혼련시키는 혼련 압출기가 있다. 이 혼련 압출기는, 비스-브레이킹(Vis-breaking), 혹은 크래킹(Cracking)이라 불리는 생산 방법에 사용된다. 상세하게는, 원료 공급기(원료 공급 호퍼)로부터 혼련 압출기에 원료 수지가 공급되고, 또한 그 공급과 동시에 과산화물도 혼련 압출기에 공급된다. 공급된 원료 수지와 과산화물은 혼련 압출기 내에서 섞이게 되어 서로 고온에서 반응한다. 이 반응은, 원료 수지의 분자간 주쇄를 절단하여 원료 수지의 분자량을 저하시킨다. 이에 의해, 제품이 되는 수지 펠릿의 점도나 용융 유속이 조정된다. 이러한 혼련 압출기는 예를 들어 특허 문헌 1에 개시되어 있다.

과산화물과 원료 수지와의 충분한 반응은 일정한 체류 시간 및 혼련 수지 온도를 필요로 한다. 필요한 체류 시간 및 혼련 수지 온도는 과산화물의 종류에 따라 다르다. 체류 시간이라 함은, 혼련 압출기 내에서의 과산화물 및 원료 수지의 혼합물의 체류 시간, 즉 혼련 시간을 의미한다. 혼련 수지 온도라 함은, 혼련 압출기 내에서의 원료 수지 및 과산화물의 온도, 즉 환경 온도 혹은 운전 수지 온도를 의미한다.

도 2의 그래프는, 과산화물의 반감기(즉 과산화물의 반응 시간)와 온도와의 관계를 나타낸다. 과산화물 A는, 200℃에서 10초 미만의 반감기를 갖는 것이지만, 종래의 혼련 압출기에서의 체류 시간과 혼련 수지 온도에서 문제없이 원료 수지와 반응할 수 있다. 따라서, 종래의 혼련 압출기에서는 과산화물 A를 사용하여 제품 수지 펠릿을 요구되는 점도로 조정하는 것이 가능하다.

그러나 최근 들어, 새로이 사용하고자 시도되고 있는 과산화물은 반감기가 길어, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 것이 있다. 이하, 이것을 과산화물 B라 칭한다. 이 과산화물 B와 원료 수지와의 충분한 반응은 과산화물 A에 비해 긴 체류 시간과 높은 혼련 수지 온도를 필요로 한다. 따라서, 특허 문헌 1에 기재된 바와 같은 종래의 혼련 압출기로 과산화물 B를 사용하면, 체류 시간과 혼련 수지 온도가 부족하여 과산화물 B와 원료 수지가 충분히 반응하지 않아, 제품 수지 펠릿을 요구된 점도로 조정할 수 없는 경우가 있다. 또한, 제품 수지 펠릿 내의 과산화물의 잔류량은 10ppm 이하로 하는 것이 환경면에서 바람직한 바, 10ppm을 초과하는 과산화물이 잔류할 우려가 있다. 이하, 혼련 압출기로부터 배출된 제품 수지 펠릿 내의 과산화물의 잔류량을 간단히「과산화물의 잔류량」이라 칭한다.

도 2에 도시한 그래프에 의하면, 혼련 수지 온도를 올리는 것 및 체류 시간을 길게 하는 것이, 보다 많은 과산화물의 반응을 가능하게 한다. 구체적으로는, 혼련 수지 온도와 체류 시간과의 곱이 클수록 과산화물이 보다 많이 반응한다. 따라서, 혼련 수지 온도를 높이는 방법으로서, 혼련 압출기의 스크류의 혼련 날개부의 형상을 강한 이김의 형상으로 하는 것이나, 스크류의 회전 속도를 크게 하는 것을 생각할 수 있다. 「강한 이김의 형상」에는, 예를 들어 혼련 날개의 비틀림각이 작고 또한 축 길이가 긴 형상, 혼련 날개가 복귀 방향으로 비틀려 있는 형상, 니딩 디스크나 혼련 로터 세그먼트를 구비한 형상이 포함된다. 또한, 체류 시간을 증가시키는 방법으로서는, 혼련 압출기의 배럴을 길게 하는 것이나, 배럴의 내경을 크게 하는 것을 생각할 수 있다.

강한 이김의 형상을 갖는 스크류의 혼련 날개부는, 높은 혼련 수지 온도를 발생시킬 수 있다. 한편, 고점도 수지의 점도를 조정할 경우에는, 에너지 삭감이나 하류의 조립(造粒) 성능의 관점에서 혼련 수지 온도가 낮은 쪽이 바람직하다. 그러나 스크류의 혼련 날개부에 있어서의 형상을 강한 이김의 형상으로 하는 것만으로는, 생산하는 수지의 점도에 따라서 혼련 수지 온도를 조정할 수 없다.

스크류의 회전 속도를 올리면, 혼련 수지 온도가 올라간다. 그러나 스크류 회전 속도에 의해 조정할 수 있는 혼련 수지 온도의 폭은 충분하지 않다. 따라서, 고점도의 수지를 생산할 때에 혼련 수지 온도를 적정한 온도인 비교적 낮은 온도로 하고, 또한 전술한 과산화물 B를 사용할 때에 혼련 수지 온도를 당해 과산화물 B의 충분한 반응에 필요한 온도인 비교적 높은 온도로 하는 것은 불가능하다.

혼련 압출기를 길게 하는 것, 또는 배럴의 내경을 크게 하는 것은, 체류 시간을 길게 한다. 그러나 이들은 고점도의 수지를 생산하는 경우에 비용을 필요 이상으로 상승시킨다. 또한, 과도하게 긴 체류 시간은 혼련 수지 온도를 과도하게 상승시킬 우려가 있다.

일본 특허 공개 평8-276422호 공보

본 발명의 목적은, 혼련 압출기의 현저한 대형화를 수반하는 일 없이, 과산화물을 사용하여 다양한 용융 유속의 폴리프로필렌의 처리를 행할 수 있고, 또한 그 과산화물이 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 것이라도 그 잔류량을 억제할 수 있는, 폴리프로필렌의 점도의 조정 방법 및 그 방법에 적합한 혼련 압출기를 제공하는 것이다.

본 발명이 제공하는 제1 점도 조정 방법은, 배럴과, 이 배럴의 내부에 회전 가능하게 배치되어, 최상류측의 제1 혼련 날개부와 그것보다도 하류측의 제2 혼련 날개부를 포함하는 복수의 혼련 날개부를 갖는 스크류와, 상기 제1 혼련 날개부의 상류측의 위치에서 과산화물을 공급하는 과산화물 공급부와, 상기 제1 혼련 날개부의 하류측에서 또한 상기 제2 혼련 날개부의 상류측에서 상기 폴리프로필렌의 통과 유로의 면적을 변화시킴으로써 당해 제1 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경할 수 있는 제1 유로 교축 기구와, 상기 제2 혼련 날개부의 하류측에서 상기 폴리프로필렌의 통과 유로의 면적을 변화시킴으로써 당해 제2 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경할 수 있는 제2 유로 교축 기구를 구비한 혼련 압출기를 준비하는 것과, 이 혼련 압출기를 사용하여 상기 폴리프로필렌과 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 과산화물을 혼련하는 것을 포함하고, 상기 혼련에서는 상기 제1 유로 교축 기구에 의해 상기 제1 혼련 날개부의 하류측 폴리프로필렌의 통과 유로를 교축함으로써 당해 제1 혼련 날개부에서의 폴리프로필렌의 충만율을 높이고, 상기 혼련 날개부 중 최하류측의 혼련 날개부로 혼련된 폴리프로필렌이 소정 온도 미만인 경우에는, 상기 제2 유로 교축 기구에 의해 상기 제2 혼련 날개부의 하류측 폴리프로필렌의 통과 유로를 교축함으로써 당해 제2 혼련 날개부에서의 폴리프로필렌의 충만율을 높임으로써, 상기 최하류측의 당해 혼련 날개부로 혼련된 폴리프로필렌을 당해 소정 온도 이상으로 한다.

본 발명이 제공하는 제2 점도 조정 방법은, 배럴과, 이 배럴의 내부에 회전 가능하게 배치되어, 최상류측의 제1 혼련 날개부와 그것보다도 하류측의 제2 혼련 날개부를 포함하는 복수의 혼련 날개부를 갖는 스크류와, 상기 제1 혼련 날개부의 상류측의 위치에서 과산화물을 공급하는 과산화물 공급부와, 상기 제1 혼련 날개부의 하류측에서 또한 상기 제2 혼련 날개부의 상류측에서 상기 폴리프로필렌의 통과 유로의 면적을 변화시킴으로써 당해 제1 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경할 수 있는 제1 유로 교축 기구와, 상기 제2 혼련 날개부의 하류측에서 상기 폴리프로필렌의 통과 유로의 면적을 변화시킴으로써 당해 제2 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경할 수 있는 제2 유로 교축 기구를 구비한 혼련 압출기를 준비하는 것과, 이 혼련 압출기를 사용하여 상기 폴리프로필렌과 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 과산화물을 혼련하는 것을 포함하고, 상기 혼련에서는 상기 제1 유로 교축 기구에 의해 상기 제1 혼련 날개부의 하류측 폴리프로필렌의 통과 유로를 교축함으로써 당해 제1 혼련 날개부에서의 폴리프로필렌의 충만율을 높이고, 원료인 상기 폴리프로필렌의 용융 유속이 7(g/10분) 이상인 경우에는, 상기 제2 유로 교축 기구에 의해 상기 제2 혼련 날개부의 하류측 폴리프로필렌의 통과 유로를 교축함으로써 당해 제2 혼련 날개부에서의 폴리프로필렌의 충만율을 높인다.

본 발명이 제공하는 혼련 압출기는, 배럴과, 이 배럴 내에 배치되는 스크류이며, 가장 상류측에 위치하는 제1 혼련 날개부 및 그것보다도 하류측에 위치하는 제2 혼련 날개부를 포함하는 복수의 혼련 날개부를 갖고, 상기 제1 혼련 날개부가 상기 배럴 내에 있어서의 상기 스크류의 축 방향 중앙 부위의 상류측에 위치하는 스크류와, 상기 제1 혼련 날개부의 상류측 위치에서 상기 폴리프로필렌에 과산화물을 공급하는 과산화물 공급부와, 상기 제1 혼련 날개부의 하류측에서 상기 제2 혼련 날개부의 상류측에 위치하고, 상기 폴리프로필렌의 유로를 교축함으로써 당해 제1 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경하는 제1 유로 교축 기구와, 상기 제2 혼련 날개부의 하류측에 위치하고, 상기 폴리프로필렌의 통과 유로를 교축함으로써 당해 제2 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경하는 제2 유로 교축 기구를 구비한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 혼련 압출기의 단면 정면도이다.
도 2는 과산화물의 반감기와 온도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 상기 혼련 압출기 내의 폴리프로필렌의 온도 분포를 모식적으로 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 혼련 압출기의 단면 정면도이다.

(제1 실시 형태)

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 혼련 압출기 및 혼련 압출기에서의 점도 조정 방법에 대하여 설명한다.

본 실시 형태에 따른 혼련 압출기(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 수지(폴리프로필렌)와 과산화물을 혼련하여 수지의 점도 조정을 행하는 기계이며, 원료 공급 호퍼(11)로부터 투입된 분체 상태의 수지를 용융시키는 동시에, 과산화물을 수지에 이겨 넣어 화학 반응시키는 기계이다. 이 혼련 압출기(1)는 도시되지 않은 조립기와 함께, 제품 수지 펠릿을 제조하는 혼련 조립 장치를 구성하는 것도 가능하다.

상기 혼련 압출기(1)는 배럴(10)과, 배럴(10)에 부착된 원료 공급 호퍼(11)와, 배럴(10) 또는 원료 공급 호퍼(11)에 부착된 과산화물 공급부(12)와, 배럴(10) 내에 배치된 한 쌍의 스크류(20)와, 배럴(10)에 설치되는 게이트 장치(31)(제1 유로 교축 기구) 및 나비 밸브(36)(제2 유로 교축 기구)를 구비한다.

상기 배럴(10)은 그 내측에 스크류(20)가 배치되는 통 형상의 부재이며, 상류측 단부와 하류측 단부를 갖는다. 상기 상류측 단부 부근에 원료 공급구(10a)가 형성되어 여기에서 배럴(10) 내로 원료 수지가 공급된다. 상기 하류측 단부에는 선단부 배출구(10b)가 형성되어 여기에서 재료 즉 혼련된 수지가 배출된다.

원료 공급 호퍼(11)는 분체 상태의 원료인 수지 파우더, 구체적으로는 분체 상태의 폴리프로필렌을 배럴(10) 내로 도입하는 장치이다. 원료 공급 호퍼(11)는 배럴(10)의 원료 공급구(10a)에 접속된다.

과산화물 공급부(12)는 원료에 대하여 과산화물 B를 공급하는 부분이다. 과산화물 공급부(12)는 후술하는 제1 혼련 날개부(21)의 상류측에 설치된다. 이 과산화물 공급부(12)는 원료 공급 호퍼(11)에 부착되어 과산화물 B를 원료 공급 호퍼(11) 내에 넣는 것이라도 좋고, 배럴(10)의 상류측 부분에 부착되어 과산화물 B를 배럴(10) 내에 직접 넣는 것이라도 좋다. 과산화물 공급부(12)는 액체 상태 또는 분체 상태의 과산화물을 원료에 대하여 공급할 수 있는 것이면 좋고, 예를 들어 도시되지 않은 노즐 또는 호퍼에 의해 구성된다.

과산화물 공급부(12)로부터 공급되는 상기 과산화물 B는, 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는다. 이 반감기에는 실질적으로 10초인 것도 포함된다. 이 과산화물 B의 반감기와 온도와의 관계를 도 2에 도시한다. 과산화물 B는, 온도가 높을수록 짧은 반감기를 갖는다. 즉, 온도가 높을수록 반응 속도가 높다.

상기 스크류(20)는 배럴(10)의 내측에 서로 평행하게 배치되어 있고, 도 1에서는 전방측의 1개만이 도시되어 있다. 본 발명에 따른 혼련 압출기는 단일 스크류 또는 3 이상의 스크류를 구비하는 것이라도 좋다.

상기 각 스크류(20)는 도 1에 도시한 바와 같이, 배럴(10)의 내측에 배치되어, 당해 스크류(20)의 중심축 주위로 회전함으로써, 상류측의 원료 공급구(10a)로부터 하류측의 선단부 배출구(10b)를 향해 수지, 더욱 구체적으로는 폴리프로필렌 및 과산화물을 포함하는 피혼련재를 반송한다. 각 스크류(20)의 배럴(10) 내에 있어서의 길이(L)는, 배럴(10)의 내경, 즉 각각의 스크류(20)를 수용하는 원형 구멍의 내경을 D라 하면, L/D이 30 이상(L/D≥30)이 되도록 설정된다. 이 L/D의 상한은, 스크류축의 비틀림 강성이나 제조상의 면에서, 일반적으로는 40 정도이다.

상기 스크류(20)에 의해 반송되는 수지는, 구체적으로는 폴리프로필렌 및 과산화물을 포함하는 피혼련재이다.

상기 각 스크류(20)는 제1 혼련 날개부(21)와, 제2 혼련 날개부(22)와, 이송 날개부(23)를 구비한다. 이 명세서에서는, 상기 각 혼련 날개부(21, 22) 및 이송 날개부(23)에 있어서의, 배럴(10)과 스크류(20) 사이의 용적(V)에 대한 폴리프로필렌의 체적(Vm) 비율(Vm/V)을 충만율이라 한다.

상기 각 혼련 날개부(21 및 22)는 폴리프로필렌을 혼련 및 승온하는 부분이며, 상기 각 스크류(20)의 상류측 부분 및 하류측 부분에 각각 설치된다. 혼련 날개부(21 및 22)는, 구체적으로는 예를 들어 니딩 디스크나 혼련 로터 세그먼트이다. 혼련 날개부(21 및 22)의 길이가 과소하면 폴리프로필렌의 혼련 효과가 없다. 따라서, 혼련 날개부(21 및 22)의 길이(M1 및 M2)는 배럴(10)의 내경(D)에 대하여 M1/D≥1 및 M2/D≥1을 만족하도록 설정된다.

제1 혼련 날개부(21)는, 모든 혼련 날개부, 본 실시 형태에서는 혼련 날개부(21 및 22) 중 가장 상류측에 배치되어 최초로 혼련을 행하는 혼련 날개부이다. 이 제1 혼련 날개부(21)는 배럴(10) 내에 있어서의 스크류(20)의 축 방향 중앙 부위(20c)의 상류측에 위치한다. 바꿔 말하면, 스크류(20) 중 상류측의 L/2의 길이의 범위 내에 제1 혼련 날개부(21)가 배치된다. 제1 혼련 날개부(21)는 바람직하게는 스크류(20)의 상류측 단부에 가까운 위치, 즉 배럴(10)의 원료 공급구(10a)에 가까운 위치에 설치된다. 이것은, 보다 상류측에서 폴리프로필렌의 온도를 올리는 것을 가능하게 한다. 즉, 폴리프로필렌의 온도와 이동 거리와의 곱[도 3의 면적(S)]을 더욱 크게 할 수 있다.

제2 혼련 날개부(22)는 상기 제1 혼련 날개부(21)의 하류측에 설치된 혼련 날개부이며, 본 실시 형태에서는 모든 혼련 날개부인 혼련 날개부(21 및 22) 중 가장 하류측에 배치되어 마지막으로 혼련을 행하는 혼련 날개부이다. 이 제2 혼련 날개부(22)는 제1 유로 교축 기구에 상당하는 게이트 장치(31)의 하류측에 위치하고, 본 실시 형태에서는 배럴(10) 내에 있어서의 스크류(20)의 축 방향 중앙 부위(20c)의 하류측에 위치한다.

게이트 장치(31) 및 나비 밸브(36)는 각각 제1 유로 교축 기구 및 제2 유로 교축 기구에 상당하고, 각각의 개방도의 변경에 의해, 배럴(10) 내에 있어서의 폴리프로필렌의 통과 면적, 즉 상기 게이트 장치(31)나 상기 나비 밸브(36)를 스크류(20)의 축 방향에서 본 경우에 있어서의 재료 통과 유로의 면적이 조정된다. 게이트 장치(31) 및 나비 밸브(36)의 개방도가 교축되어 상기 재료 통과 유로의 면적이 축소될수록, 그 상류측에 위치하는 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율이 높아져, 당해 폴리프로필렌의 온도가 상승하고 또한 체류 시간이 길어진다.

이 혼련 압출기는, 또한 폴리프로필렌의 온도를 검출하는 온도 센서(32, 37)를 구비한다. 이 중 온도 센서(32)는 상기 게이트 장치(31)의 상류측에 설치되고, 온도 센서(37)는 나비 밸브(36)의 상류측에 설치된다. 상기 게이트 장치(31) 및 상기 나비 밸브(36)의 개방도는 상기 각 온도 센서(32 및 37)에 의해 검출된 폴리프로필렌의 온도에 따라서 조정된다.

제1 유로 교축 기구인 게이트 장치(31)는 최상류측의 제1 혼련 날개부(21)로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 높이고, 또한 변경하는 것이 가능하다. 즉, 배럴(10) 내에 있어서의 스크류(20)의 축 방향 중앙(20c)보다 상류측에서의 폴리프로필렌의 충만율을 높이는 것이 가능하다. 게이트 장치(31)의 개방도는, 그 완전 개방 시의 폴리프로필렌의 통과 유로의 면적을 100%로 하면 당해 면적을 20% 이하인 하한 면적, 예를 들어 15%의 면적까지 축소시키도록 교축하는 것이 가능하다. 즉, 그 개방도는 20% 이하인 소정의 하한 개방도로부터 100%까지의 범위 내에서 조정 가능하다.

게이트 장치(31)는 최상류측의 혼련 날개부인 제1 혼련 날개부(21)의 하류측의 위치이며 제2 혼련 날개부(22)의 상류측의 위치, 예를 들어 상기 제1 혼련 날개부(21)에 그 하류측에서 인접하는 위치에 설치된다. 본 실시 형태에서는, 게이트 장치(31)는 배럴(10)의 축 방향 중앙 부위(10c) 부근에 설치된다.

게이트 장치(31)는, 구체적으로는 상하 한 쌍의 판 형상 부재에 의해 구성된다. 이들의 판 형상 부재는, 스크류(20)의 도중에 형성된 원형 단면을 갖는 부분, 즉 혼련 날개가 설치되어 있지 않은 부분을 상하로부터 둘러싸도록 배치되고, 또한 서로 역방향으로 동시에 상하 방향으로 움직이도록 배치되어 있다. 이들의 판 형상 부재의 움직임은, 게이트 장치(31)의 개방도를 변화시킨다. 즉, 혼련 압출기(1) 내의 게이트 장치(31)에 있어서의 폴리프로필렌의 유로 면적을 변화시킨다.

제2 유로 교축 기구인 나비 밸브(36)는 게이트 장치(31)의 하류측의 제2 혼련 날개부(22)로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경하도록 작동하는 밸브이며, 당해 제2 혼련 날개부(22)의 하류측에 설치된다. 바꿔 말하면, 나비 밸브(36)는 게이트 장치(31)와 나비 밸브(36) 사이에 제2 혼련 날개부(22)가 위치하도록 배치되고, 본 실시 형태에서는 배럴(10)의 축 방향 중앙 부위(10c)의 하류측에서, 예를 들어 선단부 배출구(10b) 부근의, 스크류(20)보다 하류측의 위치에 배치된다. 나비 밸브(36)는, 구체적으로는 폴리프로필렌의 반송 방향과 직교하는 축 주위로 회전 가능한 방해판을 갖고, 이 방해판의 회전이 혼련 압출기(1) 내의 폴리프로필렌의 통과 유로의 면적을 변화시킨다. 즉, 나비 밸브(36)의 개방도는 그 방해판의 회전에 의해 조정된다.

나비 밸브(36)의 개방도는 다음 경우에 변경된다.

나비 밸브(36)의 개방도는 최하류측의 혼련 날개부, 본 실시 형태에서는 제2 혼련 날개부(22)로 혼련된 폴리프로필렌이 소정 온도 미만인 경우([조건 1]로 함)에 변경된다. 구체적으로는, 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 과산화물이 사용될 경우, 온도 센서(37)로 계측된 온도가 240℃ 미만인 경우에 교축하는 방향으로 변경된다. 온도를 계측하는 위치는, 최하류측의 혼련 날개부, 본 실시 형태에서는 제2 혼련 날개부(22)의 하류측이면 되고, 예를 들어 선단부 배출구(10b)의 외측이라도 된다. 나비 밸브(36)를 교축함으로써, 혼련 날개부(22)로 혼련된 폴리프로필렌이 소정 온도(240℃)가 된다. 더욱 상세하게는, 게이트 장치(31)의 하류측[나비 밸브(36)의 상류측]의 혼련 날개부(22)로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율이 높아져, 본 실시 형태에 있어서 최하류측의 혼련 날개부인 제2 혼련 날개부(22)로 혼련된 폴리프로필렌이 소정 온도(240℃) 이상이 된다.

상기 나비 밸브(36)의 개방도는, 원료인 폴리프로필렌[혼련 전의 원료 공급 호퍼(11)에 공급되는 폴리프로필렌]의 용융 유속이 소정값 이상인 경우([조건 2]로 함), 구체적으로는 용융 유속이 7(g/10분) 이상인 경우에도 교축하는 방향으로 변경된다. 이에 의해, 게이트 장치(31)의 하류측이며 나비 밸브(36)의 상류측의 제2 혼련 날개부(22)로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율 및 온도가 높여진다.

상기 나비 밸브(36)의 개방도는, 상기 [조건 1] 및 [조건 2] 중 어느 한쪽을 만족시키는 경우에 교축해도 좋고, [조건 1] 및 [조건 2]의 양쪽을 만족시키는 경우에 교축해도 좋다.

상기 혼련 압출기(1)에서는, 폴리프로필렌의 혼련 압출기(1) 내에서의 총 체류 시간이 15초 이상으로 조정 가능해지도록, 스크류(20)의 길이(L), 게이트 장치(31)의 개방도의 조정 범위 및 나비 밸브(36)의 개방도의 조정 범위가 설정되어 있다. 또, 폴리프로필렌의 혼련 압출기(1) 내에서의 총 체류 시간을 길게 하기 위해서는, 스크류(20)의 길이(L)를 길게 하거나 또는 게이트 장치(31) 또는 나비 밸브(36)의 개방도를 교축하면 좋다.

이 혼련 압출기(1)는 폴리프로필렌과 과산화물을 혼련하여 폴리프로필렌의 점도 조정을 행하는 장치이지만, 이 혼련 압출기(1)를 사용하여 과산화물을 공급하지 않고 운전하는 경우도 상정된다. 후자의 운전 시에는, 에너지 삭감이나 하류의 조립 성능의 관점에서 혼련 수지 온도, 즉 혼련되는 폴리프로필렌의 온도가 낮은 쪽이 바람직하다. 따라서, 혼련 압출기(1)는 원료 수지인 폴리프로필렌의 점도에 따라서 혼련 수지 온도를 조정할 수 있을 뿐만 아니라, 과산화물을 공급하는 경우와 공급하지 않은 경우에 따라서 혼련 수지 온도를 조정할 수 있는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 과산화물의 잔류량을 억제하기 위해서, 스크류(20)의 형상을 강한 이김의 형상으로 하는 것만으로는, 과산화물을 공급하는 경우와 공급하지 않은 경우에 따라서 혼련 수지 온도를 조정하는 것은 불가능하다. 또한, 과산화물의 잔류량을 억제하기 위해서, 스크류(20)의 회전 속도를 조정하는 경우도, 이 조정 범위는 좁기 때문에, 과산화물을 공급하는 경우와 공급하지 않은 경우에 따라서 혼련 수지 온도를 조정하는 것은 불가능하다. 또한, 과산화물의 잔류량을 억제하기 위해서, 혼련 압출기(1)의 배럴(10)이나 스크류(20)를 길게 하거나, 혹은 배럴(10)의 내경(D)을 크게 하면, 혼련 압출기(1)에 과산화물을 공급하지 않은 경우에 필요 이상으로 고비용이 된다.

이에 반해, 상기 혼련 압출기(1)에서는 게이트 장치(31) 및 나비 밸브(36)의 개방도를 크게 함으로써 혼련 수지 온도의 과도한 상승을 방지할 수 있어, 과산화물을 공급하지 않은 경우에도 대응할 수 있다. 또한 혼련 압출기(1)에서는, 후술하는 바와 같이, 혼련 압출기(1)를 길게 할 필요도 배럴(10)의 내경(D)을 크게 할 필요도 없다.

이어서, 혼련 압출기(1)를 사용하여 폴리프로필렌의 점도를 조정한 제1 내지 제5 실시예에 대하여 설명한다.

(제1 실시예)

200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 과산화물 B를 사용하여, 7g/10분보다도 작은 용융 유속, 구체적으로는 1g/10분의 용융 유속을 갖는 폴리프로필렌의 점도를 조정하는 실험이 행해졌다. 게이트 장치(31)는 배럴(10)의 축 방향 중앙 부위(10c)의 근방에 위치하고, 그 개방도는 최소 15%로 설정되었다. 한편, 나비 밸브(36)는 완전 개방이 되었다. 즉 그 개방도가 100%로 설정되었다.

구체적으로, 상기 실험은 하기의 조건으로 행해졌다.

1) 원료 수지 : 폴리프로필렌

2) 원료 수지의 용융 유속 : 약 1(g/10분)

3) 과산화물 B : 약 950ppm 첨가

4) 처리량 : 428㎏/h

5) 배럴 내경(D)[혼련 압출기(1)의 구경] : 약 70㎜

6) L/D[스크류 길이(L)와 배럴 내경(D)과의 비] : 30

7) 제1 혼련 날개부(21)의 위치 : 스크류(20)의 축 방향 중앙 부위(20c)의 상류측

상기 실험 후의 제품 수지 펠릿 내의 과산화물 B의 잔류량을 표 1에 나타낸다. 이 표 1에 있어서, 「교축 1(도중)」은 제1 교축 기구인 게이트 기구(31)를 나타내고, 「교축 2(선단부)」는 제2 교축 기구인 나비 밸브(36)를 나타낸다. 원료 수지의 용융 유속은, JIS K6760에 규정되는 시험기에 상당하는 것을 사용하여 JIS K7210에 규정되는 측정 방법을 기초로 하여 측정하는 것이 가능하지만, 본 실시예에서는 원료 수지의 용융 유속으로서 재료 메이커의 공표값이 사용되고 있다.

상술한 바와 같이 과산화물의 잔류량은 10ppm 이하가 바람직한 바, 제1 실시예에서의 과산화물의 잔류량은 10ppm보다 충분히 작은 양(0.3ppm 이하)까지 억제되고 있다. 한편, 배출 수지 온도, 즉 최하류측의 혼련 날개부인 제2 혼련 날개부(22)로 혼련된 폴리프로필렌의 온도이며 선단부 배출구(10b) 부근의 폴리프로필렌의 온도는 240℃보다도 높은 247℃였다.

(제2 내지 제5 실시예)

200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 과산화물 B를 사용하여, 7g/10분 이상의 용융 유속, 구체적으로는 7g/10분의 용융 유속을 갖는 폴리프로필렌의 점도를 조정하는 실험이 행해졌다. 제2 내지 제5 실시예 중, 제2 및 제3 실시예는 게이트 장치(31) 및 나비 밸브(36) 중 게이트 장치(31)의 개방도만이 조정되고 나비 밸브(36)는 완전 개방으로 유지된 것이며, 제4 및 제5 실시예는 게이트 장치(31)의 개방도 및 나비 밸브(36)의 개방도의 양쪽이 조정된 것이다.

구체적으로, 상기 실험은 하기의 조건으로 행해졌다.

원료 수지 : 폴리프로필렌

원료 수지의 용융 유속 : 약 7(g/10분)

과산화물 B : 약 450ppm 첨가

처리량 : 428㎏/h

배럴 내경(D)(압출기 구경): 약 70㎜

L/D[스크류 길이(L)와 배럴 내경(D)과의 비] : 30

제1 혼련 날개부(21)의 위치 : 스크류(20)의 축 방향 중앙 부위(20c)보다도 상류측

상기 실험 후의 제품 수지 펠릿 내의 과산화물 B의 잔류량을 표 2에 나타내었다. 이 표 2에 나타낸 바와 같이, 제2 및 제3 실시예에서는, 과산화물의 잔류량은 10ppm 이상이며, 배출 수지 온도는 240℃보다도 낮은 229℃였다. 이 결과는, 게이트 장치(31)만 구비하는 혼련 압출기에서는, 제1 실시예와 같이 원료 수지가 고점도일 때에는 혼련 수지 온도를 적정한 온도로 하는 것은 가능하나, 제2 실시예 및 제3 실시예와 같이 원료 수지가 저점도일 때는 혼련 수지 온도를 적정한 온도, 즉 과산화물 B를 충분히 반응시켜서 그 잔류량을 10ppm 미만으로 할수록 높은 온도로 하는 것은 불가능한 것을 교시한다. 또, 나비 밸브(36)만 구비하는 혼련 압출기에서는, 게이트 장치(31)만 구비하는 경우에 비해, 폴리프로필렌의 이동 거리와 온도와의 곱[후술하는 도 3의 면적(S)]이 작으므로, 과산화물 B를 충분히 반응시킬수록 혼련 수지 온도를 높이는 것은 불가능한 것이라 추정된다.

제4 및 제5 실시예에서는, 게이트 장치(31)의 개방도 외에 나비 밸브(36)의 개방도가 교축됨으로써, 과산화물의 잔류량은 10ppm보다 충분히 작은 양(0.69ppm 및 0.3ppm 이하)으로 억제되고, 또한 배출 수지 온도는 240℃ 이상, 구체적으로 제4 실시예에서는 240℃, 제5 실시예에서는 246℃였다.

(제1 실시 형태의 특징)

본 실시 형태의 혼련 압출기(1) 및 혼련 압출기(1)를 사용한 폴리프로필렌의 점도 조정 방법에는 이하의 특징이 있다.

(특징 1)

상기 점도 조정 방법에서는, 폴리프로필렌과 과산화물을 혼련할 때에, 게이트 장치(31)에 의해 최상류측의 제1 혼련 날개부(21)로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율이 높여지고, 이에 의해, 이 충만율을 높이지 않는 경우에 비해, 최상류측의 제1 혼련 날개부(21)로 혼련되는 폴리프로필렌의 온도가 높여진다.

또한, 나비 밸브(36)는 게이트 장치(31)의 하류측의 제2 혼련 날개부(22)로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경하는 것이 가능하고, 이 충만율을 높임으로써, 이 충만율을 높이지 않는 경우에 비해, 게이트 장치(31)의 하류측의 제2 혼련 날개부(22)로 혼련되는 폴리프로필렌의 온도를 높일 수 있다. 이것이, 본 발명의 효과에 크게 기여한다. 구체적으로, 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 과산화물 B(도 2 참조)가 사용되고, 또한 최하류측의 혼련 날개부, 본 실시 형태에서는 제2 혼련 날개부(22)로 혼련된 폴리프로필렌이 소정 온도(240℃) 미만인 경우, 게이트 장치(31)에 의해 폴리프로필렌의 충만율을 높이는 것만으로는, 혼련 압출기(1)로부터 배출된 폴리프로필렌 중의 과산화물 B의 잔류량이 소정값(10ppm)보다도 커져 버리지만, 이 경우에 상기 나비 밸브(36)에 의해 폴리프로필렌의 충만율을 높임으로써, 최하류측의 혼련 날개부인 제2 혼련 날개부(22)로 혼련된 폴리프로필렌을 소정 온도(240℃) 이상으로 할 수 있다. 이것은, 폴리프로필렌과 과산화물 B를 보다 많이 반응시키는 것을 가능하게 하고, 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 과산화물 B의 잔류량을 소정값(10ppm) 이하로 억제하는 것을 가능하게 한다.

또한, 이 혼련 압출기(1)에서의 점도 조정 방법에서는, 최하류측의 제2 혼련 날개부(22)로 혼련된 폴리프로필렌이 소정 온도(240℃) 이상인 경우에는, 게이트 장치(31)에 의해 폴리프로필렌의 충만율 및 온도를 높이는 것만으로 충분하고, 나비 밸브(36)에 의해 폴리프로필렌의 충만율이나 온도를 높일 필요는 없기 때문에, 이 경우에는 당해 나비 밸브(36)를 예를 들어 완전 개방으로 하면 된다. 이와 같이, 이 혼련 압출기(1)에서의 점도 조정 방법에서는, 다양한 용융 유속의 폴리프로필렌의 처리에 대응할 수 있다.

또한, 이 혼련 압출기(1)에서의 점도 조정 방법에서는, 혼련 압출기(1)의 길이[배럴(10)이나 스크류(20)의 길이]를 길게 할 필요도, 배럴(10)의 내경(D)을 크게 할 필요도 없고, 혼련 압출기(1)의 현저한 대형화를 수반하는 일 없이 상기와 같이 과산화물 B의 잔류량을 억제할 수 있다.

(특징 2)

200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 과산화물 B가 사용되고, 또한 원료인 폴리프로필렌의 용융 유속이 7(g/10분) 이상인 경우에는, 게이트 장치(31)에 의해 폴리프로필렌의 충만율을 높이는 것만으로는, 혼련 압출기(1)로부터 배출된 폴리프로필렌 중의 과산화물 B의 잔류량이 소정값(10ppm)보다도 커져 버리지만, 이 혼련 압출기(1)에서의 점도 조정 방법에서는, 그 경우에 나비 밸브(36)에 의해 폴리프로필렌의 충만율을 높인다. 이에 의해, 게이트 장치(31)의 하류측의 혼련 날개부(22)로 혼련되는 폴리프로필렌의 온도가 높아진다. 따라서, 폴리프로필렌과 과산화물 B가 훨씬 많이 반응한다. 따라서, 200℃에서의 반감기가 10초 이상인 과산화물 B의 잔류량을 소정값(10ppm) 이하로 억제할 수 있다.

또한, 이 혼련 압출기(1)에서의 점도 조정 방법에서는, 원료인 폴리프로필렌의 용융 유속이 7(g/10분) 미만인 경우에는, 게이트 장치(31)에 의해 폴리프로필렌의 충만율 및 온도를 높이면 되어, 나비 밸브(36)에 의해 폴리프로필렌의 충만율이나 온도를 높일 필요는 없으므로, 이 경우에는 당해 나비 밸브(36)를 예를 들어 완전 개방으로 하면 된다. 이와 같이, 이 혼련 압출기(1)에서의 점도 조정 방법에서는, 다양한 용융 유속의 폴리프로필렌의 처리에 대응할 수 있다.

(특징 3)

상기 혼련 압출기(1)에서의 점도 조정 방법에서는, 배럴(10) 내에 있어서의 스크류(20)의 축 방향 중앙 부위(20c)보다 상류측의 폴리프로필렌의 충만율을 높인 다음, 이 충만율이 높여진 폴리프로필렌을 최상류측의 제1 혼련 날개부(21)로 혼련한다. 따라서, 폴리프로필렌의 충만율을 스크류(20)의 축 방향 중앙 부위(20c)의 하류측에서만 높이는 경우에 비해, 보다 상류측에서 빠르게 폴리프로필렌의 온도가 높여진다. 이것은, 온도가 높여진 폴리프로필렌의 혼련 압출기(1) 내에서의 체류 시간을 더 길게 하여 당해 온도와 당해 체류 시간과의 곱을 크게 하고, 이에 의해, 폴리프로필렌과 과산화물을 더 많이 반응시키고, 그 결과 과산화물 B의 잔류량을 더욱 억제할 수 있다.

이 특징에 대하여 도 3을 기초로 하여 다시 설명한다. 도 3은, 도 1에 도시되는 혼련 압출기(1)의 축 방향 위치와 수지 즉 폴리프로필렌의 온도와의 관계를 나타낸다. 도 3의 파선 T1은 게이트 장치(31)나 나비 밸브(36)가 없거나, 혹은 유로를 교축하고 있지 않은 경우의 수지 온도 분포를 나타내고, 실선 T2는 게이트 장치(31)나 나비 밸브(36)로 유로를 교축한 경우의 수지 온도 분포를 나타낸다. 유로를 교축한 경우는 유로를 교축하지 않은 경우에 비해, 폴리프로필렌의 이동 거리와 온도와의 곱이 면적(S)만큼 커져, 폴리프로필렌의 이동 속도를 일정하게 하면, 이동 거리가 길어지고 체류 시간도 길어진다. 따라서, 상기 면적(S)이 클수록 과산화물 B의 반응이 잘 행해지게 된다. 또한, 혼련 압출기(1)의 선단부 배출구(10b)에서의 폴리프로필렌의 온도가 동일하다고 해도, 바꾸어 말하면 배출 수지 온도를 도 3의 온도(T3)로 고정했다고 하면, 폴리프로필렌의 온도를 높이는 위치가 상류측일수록, 즉 원료 공급구(10a)에 가까울수록 면적(S)이 커진다. 이것을 근거로 하면, 도 1에 도시한 바와 같이, 혼련 압출기(1)에서는 배럴(10) 내에 있어서의 스크류(20)의 축 방향 중앙 부위(20c)보다 상류측의 폴리프로필렌의 충만율 및 온도를 높이는 것이, 단순히 배출 수지 온도(T3)(도 3 참조)를 높이는 것보다도 효과적으로 과산화물을 반응시키는 것을 가능하게 한다.

(특징 4)

상기 혼련 압출기(1)의 최상류측의 제1 혼련 날개부(21)는 배럴(10) 내에 있어서의 스크류(20)의 축 방향 중앙 부위(20c)보다 상류측에 설치되므로, (특징 3)에서 서술한 바와 같이 제1 혼련 날개부(21)로 폴리프로필렌의 온도를 빠르게 높여서 그 상태에 있어서의 폴리프로필렌의 혼련 압출기(1) 내에서의 체류 시간을 더 길게 하고, 이에 의해 과산화물 B의 잔류량을 더욱 억제할 수 있다.

또한, 상기 나비 밸브(36)는 게이트 장치(31)의 하류측의 제2 혼련 날개부(22)로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율 및 온도를 높일 수 있으므로, 게이트 장치(31)만으로는 과산화물 B의 잔류량을 소정값(10ppm) 이하로 억제할 수 없는 용융 유속을 갖는 폴리프로필렌을 처리하는 경우에도, 상기 나비 밸브(36)로 폴리프로필렌의 충만율 및 온도를 높임으로써 과산화물 B의 잔류량을 더욱 억제할 수 있다. 한편, 게이트 장치(31)만으로 과산화물 B의 잔류량을 소정값(10ppm) 이하로 억제할 수 있는 용융 유속의 폴리프로필렌을 처리할 경우, 즉 나비 밸브(36)로 폴리프로필렌의 충만율 및 온도를 높일 필요가 없는 경우에는, 이 나비 밸브(36)를 예를 들어 완전 개방으로 하면 된다. 이와 같이, 단일 혼련 압출기(1)로 다양한 용융 유속의 폴리프로필렌의 처리에 대응할 수 있다.

(특징 5)

이 혼련 압출기(1)의 게이트 장치(31)에서는, 폴리프로필렌의 통과 유로의 개방도를 당해 게이트 장치(31)가 완전 개방일 때의 개방도 20% 이하의 개방도까지 교축하는 것이 가능하다. 이것은, 최상류측의 제1 혼련 날개부(21)로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율 및 온도가 조정되는 범위를 크게 하고, 혼련 가능한 폴리프로필렌의 용융 유속의 폭을 더 확장할 수 있다.

(특징 6)

이 혼련 압출기(1)에서는, 내경(D)의 배럴(10) 내측에 배치된 스크류(20)의 길이(L)가 L/D≥30가 되도록 설정되므로, L/D이 30 미만인 경우에 비해, 폴리프로필렌의 혼련 압출기(1) 내에서의 총 체류 시간을 충분히 길게 취할 수 있다. 이것은, 반감기가 긴 과산화물 B라도 폴리프로필렌과 많이 반응하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 상기 L/D의 설정과, 유로 교축 기구[게이트 장치(31), 나비 밸브(36)]를 조합함으로써, 반감기가 긴 과산화물에 대해서도 그 잔류량을 효과적으로 억제할 수 있는 혼련 압출기를 제공할 수 있다.

(특징 7)

상기 혼련 압출기(1)에서는, 폴리프로필렌의 혼련 압출기(1) 내에서의 총 체류 시간이 15초 이상으로 조정 가능해지도록, 스크류(20)의 길이(L), 게이트 장치(31)의 개방도 조정 범위 및 나비 밸브(36)의 개방도 조정 범위가 설정되어 있다. 이것은, 이 총 체류 시간을 충분히 길게 취하여, 반감기가 긴 과산화물 B에 대해서도 그 잔류량을 효과적으로 억제하는 것을 가능하게 한다.

(제2 실시 형태)

도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 혼련 압출기(101)를 나타낸다. 이 혼련 압출기(101)는 제2 교축 기구로서, 도 1에 도시한 나비 밸브(36) 대신에 도 4에 도시한 게이트 장치(136)를 구비한다. 게이트 장치(136)는, 상술한 나비 밸브(36)와 마찬가지의 조건으로 개폐 조작된다. 게이트 장치(136)는 상기 게이트 부재(31)와 마찬가지로 상하 한 쌍의 판 형상 부재를 갖고, 이들의 판 형상 부재가 배럴(10)의 예를 들어 선단부 배출구(10b) 부근에서 스크류(20)의 도중에 형성된 단면 원형부를 상하로부터 둘러싸도록 배치된다. 게이트 장치(136)는 게이트 장치(31)보다도 하류측에 있는 제2 혼련 날개부(22)의 하류측에 위치하면 되고, 예를 들어 혼련 날개부(22)에 인접하여 배치된다.

(혼련 날개부의 개수 및 위치에 대해)

본 발명에서는, 스크류가 3개 이상인 혼련 날개부를 가져도 된다. 상기 제1 및 제2 실시 형태에 있어서, 제2 유로 교축 기구, 즉 도 1에 도시된 나비 밸브(36)나 도 4에 도시된 게이트 장치(136)에 의해 폴리프로필렌의 충만율이 변경 가능한 혼련 날개부이며 제1 유로 교축 기구인 게이트 장치(31)의 하류측에 위치하는 제2 혼련 날개부는, 최하류측의 혼련 날개부로 되어 있지만, 스크류(20)가 3개 이상인 혼련 날개부를 가질 경우,「제1 유로 교축 기구의 바로 하류측에 위치하는 혼련 날개부」와「최하류측의 혼련 날개부」가 달라도 된다. 예를 들어, 도 1 및 도 4에 도시한 게이트 장치(31)와 제2 혼련 날개부(22) 사이에 당해 제2 혼련 날개부(22)와는 다른 혼련 날개부가 설치되어도 된다. 또한, 예를 들어 도 4에 도시한 게이트 장치(136)의 하류측에 상기 제2 혼련 날개부(22)와는 다른「가장 하류측의 혼련 날개부」가 설치되어도 된다.

(제2 유로 교축 기구의 조작에 대해서)

본 발명에 따른 제2 유로 교축 기구, 예를 들어 도 1에 도시된 나비 밸브(36) 또는 도 4에 도시된 게이트 장치(136)가 조작되는 조건은, 적절히 설정되는 것이 가능하다. 구체적으로, 상기 제1 실시 형태에서는 나비 밸브(36)의 개방도를 교축하는 조건으로서, 조건 1, 즉 제2 혼련 날개부(22)로 혼련된 폴리프로필렌의 온도가 240℃ 미만인 것과, 조건 2, 즉 원료인 폴리프로필렌의 용융 유속이 7(g/10분) 이상인 것이 설정되어 있지만, 유로를 교축하는지의 여부를 판단하는 기준이 되는 구체적인 온도나 용융 유속의 값은, 목표로 하는 과산화물의 잔류량(예를 들어 10ppm 이하)에 따라서 적절히 변경할 수 있다.

(본 발명의 내용에 대해서)

이상과 같이, 본 발명은 혼련 압출기의 현저한 대형화를 수반하는 일 없이, 과산화물을 사용하여 다양한 용융 유속의 폴리프로필렌의 처리를 행할 수 있고, 또한 그 과산화물이 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 것이라도 그 잔류량을 억제할 수 있는, 폴리프로필렌의 점도 조정 방법 및 그 방법에 적합한 혼련 압출기를 제공한다.

본 발명이 제공하는 제1 점도 조정 방법은, 배럴과, 이 배럴의 내부에 회전 가능하게 배치되어, 최상류측의 제1 혼련 날개부와 그것보다도 하류측의 제2 혼련 날개부를 포함하는 복수의 혼련 날개부를 갖는 스크류와, 상기 제1 혼련 날개부의 상류측 위치에서 과산화물을 공급하는 과산화물 공급부와, 상기 제1 혼련 날개부의 하류측에서 또한 상기 제2 혼련 날개부의 상류측에서 상기 폴리프로필렌의 통과 유로의 면적을 변화시킴으로써 당해 제1 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경할 수 있는 제1 유로 교축 기구와, 상기 제2 혼련 날개부의 하류측에서 상기 폴리프로필렌의 통과 유로의 면적을 변화시킴으로써 당해 제2 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경할 수 있는 제2 유로 교축 기구를 구비한 혼련 압출기를 준비하는 것과, 이 혼련 압출기를 사용하여 상기 폴리프로필렌과 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 과산화물을 혼련하는 것을 포함하고, 상기 혼련에서는 상기 제1 유로 교축 기구에 의해 상기 제1 혼련 날개부의 하류측 폴리프로필렌의 통과 유로를 교축함으로써 당해 제1 혼련 날개부에서의 폴리프로필렌의 충만율을 높이고, 상기 혼련 날개부 중 최하류측의 혼련 날개부로 혼련된 폴리프로필렌이 소정 온도 미만인 경우는, 상기 제2 유로 교축 기구에 의해 상기 제2 혼련 날개부의 하류측 폴리프로필렌의 통과 유로를 교축함으로써 당해 제2 혼련 날개부에서의 폴리프로필렌의 충만율을 높임으로써, 상기 최하류측의 당해 혼련 날개부로 혼련된 폴리프로필렌을 당해 소정 온도 이상으로 한다.

이 혼련 압출기에서의 점도 조정 방법에서는, 폴리프로필렌과 과산화물을 혼련할 때에, 제1 유로 교축 기구에 의해 최상류측의 제1 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 높임으로써, 이 충만율을 높이지 않은 경우에 비해, 당해 제1 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 온도를 높게 할 수 있다.

또한, 제2 유로 교축 기구는 제1 유로 교축 기구의 하류측의 제2 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경할 수 있어, 이 충만율을 높임으로써, 이 충만율을 높이지 않는 경우에 비해, 제1 유로 교축 기구의 하류측의 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 온도를 높게 할 수 있다. 이것이, 본 발명의 목적 달성에 크게 기여한다. 구체적으로, 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 과산화물이 사용되고, 또한 최하류측의 혼련 날개부로 혼련된 폴리프로필렌이 소정 온도 미만인 경우, 상기 제1 유로 교축 기구에 의해 상기 제1 혼련 날개부에서의 폴리프로필렌의 충만율을 높이는 것만으로는, 혼련 압출기로부터 배출된 폴리프로필렌 중의 과산화물의 잔류량이 소정값보다도 커질 우려가 있지만, 본 발명에서는, 이 경우에 제2 유로 교축 기구에 의해 폴리프로필렌의 충만율을 높여 최하류측의 혼련 날개부로 혼련된 폴리프로필렌을 소정 온도 이상으로 함으로써, 폴리프로필렌과 과산화물을 더 많이 반응시킬 수 있다. 이것이, 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 과산화물의 잔류량을 상기 소정값 이하로 억제하는 것을 가능하게 한다.

또한, 이 제1 점도 조정 방법에서는, 최하류측의 혼련 날개부로 혼련된 폴리프로필렌이 소정 온도 이상인 경우는, 제1 유로 교축 기구에 의해 폴리프로필렌의 충만율 및 온도를 높이면 되고, 제2 유로 교축 기구에 의해 폴리프로필렌의 충만율이나 온도를 높일 필요는 없다. 이와 같이, 이 혼련 압출기에서의 점도 조정 방법에서는, 다양한 용융 유속의 폴리프로필렌의 처리에 대응할 수 있다.

또한, 이 혼련 압출기에서의 점도 조정 방법에서는, 혼련 압출기의 길이를 길게 할 필요도, 배럴 내경을 크게 할 필요도 없다. 따라서, 혼련 압출기가 현저한 대형화를 수반하는 일 없이 과산화물의 잔류량을 억제할 수 있다.

이 제2 점도 조정 방법에서는, 제1 방법과 마찬가지로, 제1 유로 교축 기구는 최상류측의 제1 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율 및 온도를 높이고, 제2 유로 교축 기구는 제1 유로 교축 기구의 하류측 제2 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율 및 온도를 높이는 것이 가능하다. 이것이, 본 발명의 목적 달성에 크게 기여한다. 구체적으로, 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 과산화물이 사용되고, 또한 원료인 폴리프로필렌의 용융 유속이 7(g/10분) 이상인 경우, 상기 제1 유로 교축 기구에 의해 상기 제1 혼련 날개부에서의 폴리프로필렌의 충만율을 높이는 것만으로는, 혼련 압출기로부터 배출된 폴리프로필렌 중의 과산화물의 잔류량이 소정값보다도 커질 우려가 있지만, 본 발명에서는, 이 경우에 제2 유로 교축 기구에 의해 폴리프로필렌의 충만율을 높여서 최하류측의 혼련 날개부로 혼련된 폴리프로필렌을 소정 온도 이상으로 함으로써, 폴리프로필렌과 과산화물을 더 많이 반응시킬 수 있다. 이것이, 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 과산화물의 잔류량을 상기 소정값 이하로 억제하는 것을 가능하게 한다.

또한, 이 제2 점도 조정 방법에서는, 원료인 폴리프로필렌의 용융 유속이 7(g/10분) 미만인 경우는 제1 유로 교축 기구에 의해 폴리프로필렌의 충만율 및 온도를 높이면 되고, 제2 유로 교축 기구에 의해 폴리프로필렌의 충만율이나 온도를 높일 필요는 없다. 이와 같이, 이 혼련 압출기에서의 점도 조정 방법에서는, 다양한 용융 유속의 폴리프로필렌의 처리에 대응할 수 있다.

또한, 이 제2 점도 조정 방법에서는, 제1 방법과 마찬가지로, 혼련 압출기의 현저한 대형화를 수반하지 않는다.

상기 제1 및 제2 점도 조정 방법에서는, 상기 제1 유로 교축 기구에 의해, 상기 혼련 압출기의 배럴 내에 있어서의 상기 스크류의 축 방향 중앙 부위보다 상류측의 폴리프로필렌의 충만율이 높여진 다음, 당해 충만율이 높여진 폴리프로필렌이 상기 제1 혼련 날개부로 혼련되는 것이 바람직하다. 이것은, 폴리프로필렌의 충만율이 스크류의 축 방향 중앙 부위의 하류측에서만 높여지는 경우에 비해, 보다 상류측에서 빠르게 폴리프로필렌의 온도를 높이는 것을 가능하게 하고, 그 온도가 높여진 폴리프로필렌의 혼련 압출기 내에서의 체류 시간을 더 길게 할 수 있다. 즉, 폴리프로필렌의 온도와 체류 시간의 곱을 크게 할 수 있다. 따라서, 폴리프로필렌과 과산화물이 더 많이 반응하고, 그 결과, 과산화물의 잔류량이 더욱 억제된다.

또한, 본 발명은 폴리프로필렌과 과산화물을 혼련하여 폴리프로필렌의 점도 조정을 행하기 위한 혼련 압출기를 제공한다. 이 혼련 압출기는, 배럴과, 이 배럴 내에 배치되는 스크류이며, 가장 상류측에 위치하는 제1 혼련 날개부 및 그것보다도 하류측에 위치하는 제2 혼련 날개부를 포함하는 복수의 혼련 날개부를 갖고, 상기 제1 혼련 날개부가 상기 배럴 내에 있어서의 상기 스크류의 축 방향 중앙 부위의 상류측에 위치하는 스크류와, 상기 제1 혼련 날개부의 상류측 위치에서 상기 폴리프로필렌에 과산화물을 공급하는 과산화물 공급부와, 상기 제1 혼련 날개부의 하류측에서 상기 제2 혼련 날개부의 상류측에 위치하고, 상기 폴리프로필렌의 유로를 교축함으로써 당해 제1 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경하는 제1 유로 교축 기구와, 상기 제2 혼련 날개부의 하류측에 위치하고, 상기 폴리프로필렌의 통과 유로를 교축함으로써 당해 제2 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경하는 제2 유로 교축 기구를 구비한다.

이 혼련 압출기의 제1 유로 교축 기구는, 최상류측의 제1 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율 및 온도를 높일 수 있다. 그리고 당해 제1 혼련 날개부는, 배럴 내에 있어서의 스크류의 축 방향 중앙 부위의 상류측에 설치되므로, 폴리프로필렌의 온도를 빠르게 높여, 그 상태에 있어서의 폴리프로필렌의 혼련 압출기 내에서의 체류 시간을 더 길게 할 수 있고, 이에 의해 과산화물의 잔류량을 더욱 억제할 수 있다.

또한, 상기 제2 유로 교축 기구는, 제1 유로 교축 기구의 하류측의 제2 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율 및 온도를 높이는 것이 가능하다. 따라서, 제1 유로 교축 기구만으로는 과산화물의 잔류량을 소정값 이하로 억제할 수 없는 용융 유속의 폴리프로필렌을 처리하는 경우라도, 제2 유로 교축 기구로 폴리프로필렌의 충만율 및 온도를 높임으로써, 과산화물의 잔류량을 억제할 수 있다. 이에 반해, 제1 유로 교축 기구만으로 과산화물의 잔류량을 소정값 이하로 억제할 수 있는 용융 유속의 폴리프로필렌을 처리할 경우, 즉 제2 유로 교축 기구로 폴리프로필렌의 충만율 및 온도를 높일 필요가 없는 경우에는, 당해 제2 유로 교축 기구의 개방도를 확대하여 유로 저항을 저감시키면 된다. 이와 같이, 단일 혼련 압출기로 다양한 용융 유속의 폴리프로필렌의 처리에 대응할 수 있다. 또한, 이 혼련 압출기는, 그 현저한 대형화를 수반하는 일 없이 상기한 효과를 얻을 수 있다.

상기 제1 유로 교축 기구는, 폴리프로필렌의 통과 유로의 면적을 당해 제1 유로 교축 기구가 완전 개방일 때의 면적의 20% 이하의 면적까지 축소하도록 당해 통과 면적을 교축할 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 큰 면적 변경 범위를 갖는 제1 유로 교축 기구는, 최상류측의 제1 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율 및 온도를 큰 범위에서 변경하는 것이 가능하며, 따라서 대응(혼련) 가능한 폴리프로필렌의 용융 유속의 폭을 넓힐 수 있다.

또한, 상기 혼련 압출기에서는, 상기 배럴의 내경을 D라 했을 때에, 당해 배럴의 내측에 배치되는 상기 스크류의 길이(L)가 L/D=30 이상이 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 이러한 길이(L)를 갖는 스크류를 구비한 혼련 압출기는, 폴리프로필렌의 당해 혼련 압출기 내에서의 총 체류 시간을 충분히 길게 하여, 반감기가 긴 과산화물도 폴리프로필렌과 많이 반응시킬 수 있다. 따라서, 이 혼련 압출기의 제1 유로 교축 기구 및 제2 유로 교축 기구의 조합은, 반감기가 긴 과산화물에 대해서도 잔류량이 더욱 억제되도록 혼련 압출기의 혼련 상태를 조정하는 것을 가능하게 한다.

또한, 이 혼련 압출기에서는 혼련 압출기 내에서의 폴리프로필렌의 총 체류 시간이 15초 이상으로 조정 가능해지도록, 상기 스크류의 길이, 상기 제1 교축 기구의 개방도의 조정 범위 및 상기 제2 교축 기구의 개방도의 조정 범위가 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이 혼련 압출기는, 폴리프로필렌의 혼련 압출기 내에서의 총 체류 시간을 충분히 길게 할 수 있어, 반감기가 긴 과산화물에 대해서도 잔류량을 유효하게 억제할 수 있다.

Claims

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폴리프로필렌과 과산화물을 혼련함으로써 당해 폴리프로필렌의 점도를 조정하는 방법이며,
배럴과, 이 배럴의 내부에 회전 가능하게 배치되어, 최상류측의 제1 혼련 날개부와 그것보다도 하류측의 제2 혼련 날개부를 포함하는 복수의 혼련 날개부를 갖는 스크류와, 상기 제1 혼련 날개부의 상류측의 위치에서 과산화물을 공급하는 과산화물 공급부와, 상기 제1 혼련 날개부의 하류측에서 또한 상기 제2 혼련 날개부의 상류측에서 상기 폴리프로필렌의 통과 유로의 면적을 변화시킴으로써 당해 제1 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경할 수 있는 제1 유로 교축 기구와, 상기 제2 혼련 날개부의 하류측에서 상기 폴리프로필렌의 통과 유로의 면적을 변화시킴으로써 당해 제2 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경할 수 있는 제2 유로 교축 기구를 구비한 혼련 압출기를 준비하는 것과,
이 혼련 압출기를 사용하여 상기 폴리프로필렌과 200℃에서 10초 이상의 반감기를 갖는 과산화물을 혼련하는 것을 포함하고, 상기 혼련에서는 상기 제1 유로 교축 기구에 의해 상기 제1 혼련 날개부의 하류측 폴리프로필렌의 통과 유로를 교축함으로써 당해 제1 혼련 날개부에서의 폴리프로필렌의 충만율을 높이고, 원료인 상기 폴리프로필렌의 용융 유속이 7(g/10분) 이상인 경우에는, 상기 제2 유로 교축 기구에 의해 상기 제2 혼련 날개부의 하류측 폴리프로필렌의 통과 유로를 교축함으로써 당해 제2 혼련 날개부에서의 폴리프로필렌의 충만율을 높이는, 폴리프로필렌의 점도 조정 방법.
제3항에 있어서, 상기 제1 유로 교축 기구에 의해 상기 혼련 압출기의 배럴 내에 있어서의 상기 스크류의 축 방향 중앙 부위보다 상류측의 폴리프로필렌의 충만율이 높여지고, 당해 충만율이 높여진 폴리프로필렌이 상기 제1 혼련 날개부로 혼련되는 혼련 압출기에 의한, 폴리프로필렌의 점도 조정 방법.
폴리프로필렌과 과산화물을 혼련하여 폴리프로필렌의 점도 조정을 행하는 혼련 압출기이며,
배럴과,
이 배럴 내에 배치되는 스크류이며, 가장 상류측에 위치하는 제1 혼련 날개부 및 그것보다도 하류측에 위치하는 제2 혼련 날개부를 포함하는 복수의 혼련 날개부를 갖고, 상기 제1 혼련 날개부가 상기 배럴 내에 있어서의 상기 스크류의 축 방향 중앙 부위의 상류측에 위치하는 스크류와,
상기 제1 혼련 날개부의 상류측의 위치에서 상기 폴리프로필렌에 과산화물을 공급하는 과산화물 공급부와,
상기 제1 혼련 날개부의 하류측에서 상기 제2 혼련 날개부의 상류측에 위치하고, 상기 폴리프로필렌의 유로를 교축함으로써 당해 제1 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경하는 제1 유로 교축 기구와,
상기 제2 혼련 날개부의 하류측에 위치하고, 상기 폴리프로필렌의 통과 유로를 교축함으로써 당해 제2 혼련 날개부로 혼련되는 폴리프로필렌의 충만율을 변경하는 제2 유로 교축 기구를 구비한, 혼련 압출기.
제5항에 있어서, 상기 제1 유로 교축 기구는 폴리프로필렌의 통과 유로의 면적을 당해 제1 유로 교축 기구가 완전 개방일 때의 면적의 20% 이하의 면적까지 축소하도록 당해 통과 면적을 교축할 수 있는, 혼련 압출기.
제5항에 있어서, 상기 배럴의 내경을 D라 했을 때에, 당해 배럴의 내측에 배치되는 상기 스크류의 길이(L)가 L/D=30 이상이 되도록 설정된, 혼련 압출기.
제5항에 있어서, 혼련 압출기 내에서의 폴리프로필렌의 총 체류 시간이 15초 이상으로 조정 가능해지도록, 상기 스크류의 길이, 상기 제1 교축 기구의 개방도의 조정 범위 및 상기 제2 교축 기구의 개방도의 조정 범위가 설정되어 있는, 혼련 압출기.