WO2015040765A1 - 高分子複合材料の製造装置及びその製造方法 - Google Patents

高分子複合材料の製造装置及びその製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a technique for producing a polymer composite material filled with powder.
  • coal pulverized into powder is burned in a boiler 11, and its energy is converted into electricity by a turbine 12 and a generator 13.
  • a large amount of coal ash corresponding to about 10% of the coal is generated. And this coal ash is classified into fly ash and clinker ash.
  • fly ash molten coal ash particles float in a high-temperature combustion gas, are cooled at a low-temperature boiler outlet, become glassy spherical particles, and are collected by the electric dust collector 14.
  • the combustion gas from which fly ash has been recovered is released from the chimney 15 into the atmosphere.
  • the fly ash is sorted and stored in the silo 16 according to the particle size.
  • the coal ash particles in the boiler 11 adhere to each other to form a porous mass and remain in the boiler 11.
  • This clinker ash falls and accumulates in a water tank (clinker hopper 17) provided in the lower part of the boiler 11. Then, it is crushed into sand by a pulverizer, dehydrated in the dewatering tank 18, and then stored in the storage tank 19 in the form of sand.
  • a plastic composite filler can be considered as an application where mass consumption of fly ash is expected, but it has not been put into practical use. On the other hand, many attempts have been reported to utilize fine powders such as fly ash as fillers for plastic composites.
  • Patent Document 2 a technique for kneading a synthetic resin and a filler together with a liquid medium (water) in order to uniformly form a dispersed phase of a filler obtained by pulverizing shells in a matrix phase of a synthetic resin is disclosed (for example, Patent Document 2).
  • an on-off valve is provided to adjust the internal pressure of the extruder in order to further refine and homogenize the dispersed phase of the filler.
  • a technique is disclosed (for example, Patent Document 3).
  • Patent Document 1 has a problem that the configuration of the extruder is complicated.
  • Patent Documents 2 and 3 it is possible to achieve a fine dispersion (homogenization) of the dispersed phase at the micro level. There was a problem of unevenness in level. Further, since the rotational resistance of the screw fluctuates, there is a problem that the operation of the extruder is not stable. Further, in the disclosed techniques of Patent Documents 2 and 3, when increasing the blending ratio of the filler, it is necessary to introduce an excess liquid medium (water) in order to ensure the refinement (homogenization) of the dispersed phase. However, there is a problem that a large amount of heat of vaporization is taken away from the kneaded product when the liquid medium is discharged.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a technique for stably producing a polymer composite material in which a high-mixing-rate filler is uniformly dispersed while suppressing the amount of liquid medium to be introduced.
  • the purpose is to do.
  • a hopper for introducing raw materials is provided on the upstream side, and a die part for extruding the kneaded material is provided on the downstream side.
  • a screw that heats the raw material while extruding it downstream to make the kneaded product, a vent that discharges the gas component separated from the kneaded product from the cylinder, and at least powder, synthetic polymer, and liquid medium are separated.
  • a mixing unit that mixes the supplied powder, synthetic polymer, and liquid medium and feeds them into the hopper as the raw material.
  • a technique for stably producing a polymer composite material in which a filler with a high blending rate is uniformly dispersed while suppressing the amount of liquid medium to be introduced.
  • the polymer composite material manufacturing apparatus 20 includes a cylinder in which a hopper 21 for introducing raw materials is provided on the upstream side and a die part 22 for extruding the kneaded material is provided on the downstream side.
  • a container 26 (26a, 26b, 26c) for separately containing at least a powder, a synthetic polymer and a liquid medium and supplying a predetermined amount, respectively, and a mixture of the supplied powder, synthetic polymer and liquid medium
  • a mixing unit 27 to be put into the hopper 21.
  • the container 26 (26a, 26b, 26c) contains powder, synthetic polymer, and liquid medium, respectively.
  • the fly ash employed as the powder in the present embodiment has a form with an average particle diameter of 10 to 30 ⁇ m in which spherical and irregular shapes are mixed. As can be seen from the production process shown in FIG. 1, this fly ash is supplied in an absolutely dry state with a water content of almost zero.
  • the main components of fly ash are 70% to 80% of silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ), and the other components are iron oxide (Fe 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), Magnesium oxide (MgO), sodium oxide (Na 2 O), potassium oxide (K 2 O) and the like.
  • a synthetic polymer forms a matrix phase of a polymer composite material, and can be any of a thermoplastic resin that melts by heating and a thermosetting resin that cures by heating. The one that is fluidized by raising the temperature is applied.
  • Thermoplastic resins include low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene-ethyl acrylate copolymer
  • LDPE low density polyethylene
  • HDPE high density polyethylene
  • PP polypropylene
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymer
  • EAA ethylene-ethyl acrylate copolymer
  • Polyolefin resins such as coalesced (EEA) are suitable.
  • thermoplastic resin PC
  • PET polyethylene terephthalate resin
  • ABS acrylic / butylene / styrene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PS polystyrene
  • PA polyamide
  • the liquid medium water is preferably employed, but any liquid can be used as long as it vaporizes at the set temperature in the cylinder 23 and the atmospheric pressure level.
  • the liquid medium When the liquid medium is heated and kneaded together with the powder and the synthetic resin in a sealed state, the liquid medium has an effect of forming a fine dispersed phase of the powder in the fluid matrix phase of the synthetic resin. That is, the liquid medium has the function of preventing the powder from aggregating in the fluid of the synthetic resin during the heat-kneading and making the composite uniform at the micro level.
  • the raw materials accommodated in each of the containers 26 are 5 to 500 parts by weight of a synthetic polymer, 100 parts by weight of a liquid (fly ash) toward the mixing unit 27, and 0. 1 to 1 part by weight is supplied.
  • a synthetic polymer when the proportion of the synthetic polymer is lower than 5 parts by weight, the formation of the matrix phase of the synthetic polymer constituting the polymer composite material becomes insufficient.
  • the ratio of a synthetic polymer is higher than 500 weight part, the mixing
  • the ratio of a liquid medium is lower than 0.1 weight part, the surface of a fly ash particle cannot be wetted, and the inhibitory effect of the powder aggregation in a heating kneading process falls. Further, when the raw material is mixed in the mixing unit 27 or dropped onto the hopper 21, the fly ash powder rises and the working environment is deteriorated. Moreover, when the ratio of a liquid medium is higher than 1 weight part, the required specification of the vent part 25 required in order to fully remove a liquid medium from a kneaded body will go up, and equipment cost will rise.
  • the mixing unit 27 uniformly mixes the powder, the synthetic polymer, and the liquid medium at a predetermined mixing ratio, and then puts the raw material into the hopper 21. Thereby, the mixing
  • the cylinder 23 vaporizes a feed zone A provided with a hopper 21 for charging raw materials (powder, synthetic polymer and liquid medium), a heating kneading zone B for the charged raw materials, and a liquid medium contained in the kneaded product.
  • the liquid medium discharge zone C is discharged from the vent portion 25, and the metering zone D is adjusted so that the melted kneaded material is pushed out from the die portion 22 at a constant pressure and a constant amount.
  • the cylinder 23 is provided with a heater 28 on the outer periphery of the portion excluding the feed zone A. Each zone of the cylinder 23 is controlled to an appropriate temperature by the heater 28.
  • the kneaded material in a molten state is discharged from the die portion 22 provided on the most downstream side, passes through a cooling bath (not shown), and solidifies, and then is cut into rice granular pellets by a pelletizer (not shown). .
  • the screw 24 is formed with a spiral flight around its axis, and is rotated by a drive unit 29 provided at the end thereof. Accordingly, the raw material and the kneaded material are pushed from the upstream side of the cylinder 23 toward the downstream side under pressure from the flight.
  • this screw 24 it is desirable that the deep groove ratio represented by the ratio of the outer diameter and the valley diameter is 1.5 or more.
  • the deep groove ratio of the screw 24 a large free volume is formed in the cylinder 23, and the throughput can be stabilized even with a raw material having a small bulk density.
  • the manufacturing apparatus 20 of the polymer composite material in the embodiment illustrates a biaxial type in which the spiral direction of the flight is the same and rotates in the same direction, even if the spiral direction of the flight is reverse rotation, It may be uniaxial or multiaxial. Further, the present invention can also be applied to a conical type extruder in which the screw outer diameter becomes narrower toward the tip.
  • the feed zone A is a non-heated zone in which the heater 28 is not provided, so that the liquid medium vaporizes out of the charged raw materials (powder, synthetic polymer and liquid medium) and dissipates from the hopper 21. Is prevented.
  • the raw material is heated and kneaded by the action of the screw 24 and the heater 28 that rotate on the shaft, and the synthetic resin contained in the raw material is melted.
  • the powder contained in the raw material is re-aggregated by the action of the high-temperature and high-pressure liquid medium in the closed system, and is finely and uniformly dispersed in the matrix of the melt.
  • the system is switched from the closed system to the open system, and the internal pressure is reduced to the atmospheric pressure level, so that the contained liquid medium is vaporized.
  • separated from the kneaded material in the vent part 25 is discharged
  • the vent 25 is configured so that the opening formed in the cylinder 23 is covered with a mesh plate (not shown) so that the kneaded body does not jump out of the vent 25.
  • the vaporized gas of the liquid medium is selectively discharged outside through the mesh plate.
  • a plurality of vent portions 25 provided with throttle valves (not shown) are arranged in the longitudinal direction of the cylinder 23 and their internal pressures are set so as to gradually approach the atmospheric pressure from the upstream to the downstream. Rapid vaporization of the medium may be prevented. Moreover, the discharge of the liquid medium may be promoted by providing a pressure reducing pump (not shown) in the vent portion 25 and setting the internal pressure of the cylinder 23 to be lower than the atmospheric pressure.
  • the polymer composite material finally outputted from the die part 22 and formed into pellets is remelted and formed into various final products after distribution in the market.
  • the final product suitable for molding with the fly ash filled polymer composite material shown in the embodiment includes a resin plate for civil engineering such as a plywood for concrete formwork (compane), and a fly ash made of synthetic polymer as polypropylene. Examples thereof include plastic corrugated cardboard blended in 30 to 70 parts by weight, and a sheet, film or bag in which synthetic polymer is low density polyethylene and / or linear low density polyethylene and fly ash is blended in 20 to 60 parts by weight.
  • the zone C of the cylinder provided with the vent portion 25 has a gap 33 formed in the groove portion of the screw 24 rather than the zones B and D before and after the zone C. Is set larger.
  • reverse feed shapes 31 and 32 for extruding the kneaded material in the reverse direction are formed at both ends of the screw 24 in the zone C in which the vent portion 25 is provided.
  • the reverse feed shape 31 on the upstream side the kneaded body to which the back pressure is applied in the heating and kneading zone B is suddenly reduced when it reaches the liquid medium discharge zone C, and the vaporization of the liquid medium is promoted.
  • the reverse feed shape 32 on the downstream side due to the reverse feed shape 32 on the downstream side, the residence time of the kneaded body in the liquid medium discharge zone C is extended, and the discharge of the liquid medium is promoted.
  • the amount of the liquid medium to be charged is obtained by mixing the powder, the synthetic polymer, and the liquid medium and then supplying the mixed liquid to the hopper of the extruder. It is possible to stably produce a polymer composite material in which a filler with a high blending ratio is uniformly dispersed while suppressing the above.

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Abstract

　投入する液媒の量を抑制しつつ高配合率の充填材が均一に分散した高分子複合材料を安定的に製造する技術を提供する。　高分子複合材料の製造装置２０は、原料を投入するホッパ２１が上流側に設けられ混練物が押し出されるダイ部２２が下流側に設けられるシリンダ２３と、このシリンダ２３の内部で軸回転し上流から下流に向かって原料を押し出しながら入熱させ混練物にするスクリュ２４と、混練物から分離したガス成分をシリンダ２３から排出するベント部２５と、少なくとも粉体、合成高分子及び液媒を別々に収容しそれぞれ所定の分量を供給する容器２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ）と、供給された粉体、合成高分子及び液媒を混合し原料としてホッパ２１に投入する混合部２７と、を備えている。

Description

高分子複合材料の製造装置及びその製造方法
　本発明は、粉体が充填された高分子複合材料の製造技術に関する。
　図１に示すように石炭火力発電所１０では、粉状に砕いた石炭を、ボイラ１１内で燃焼させ、そのエネルギーをタービン１２及び発電機１３により電気に変換している。
　この石炭の燃焼に伴い、その約１割に相当する大量の石炭灰が生成する。
　そして、この石炭灰は、フライアッシュとクリンカアッシュに分類される。
　フライアッシュは、溶融した石炭灰の粒子が高温の燃焼ガス中を浮遊し、低温のボイラ出口で冷却されてガラス状の球形の粒子となり電気集じん器１４で回収されるものである。フライアッシュが回収された燃焼ガスは、煙突１５から大気中に放出される。
　このフライアッシュは、粒子径の大きさに従って選り分けて、それぞれサイロ１６に貯蔵される。
　一方、クリンカアッシュは、ボイラ１１内の石炭灰の粒子が、相互に付着し合い多孔塊となって、ボイラ１１の内部に残留するものである。
　このクリンカアッシュは、ボイラ１１の下部に設けられた水槽（クリンカホッパ１７）に落下して堆積する。そして、粉砕機により砂状に砕かれ、脱水槽１８で脱水した後に、砂状のまま貯蔵槽１９に貯蔵される。
　近年、原子力発電所の事故を踏まえて石炭火力発電への依存度が向上している。
　そこで、石炭火力発電で発生するフライアッシュの新たな活用用途が検討されている。
　これまでフライアッシュは、埋立用途やコンクリート混和剤等に活用されてきた。
　しかし、このうち埋立用途に関しては、震災時に発生した液状化現象が、フライアッシュによる埋立地で多く発生したことから、活用が忌避される傾向ある。
　一方において、コンクリート混和剤としての用途は、需要が頭打ちであり、今後拡大する見通しもたっていない。
　フライアッシュの大量消費が見込まれる用途として、プラスチック複合材の充填材が考えられるが、実用化には至っていない。
　一方において、フライアッシュのような微粉体をプラスチック複合材の充填材として活用する試みは、数多く報告されている。
　具体的には、プラスチック複合材を押出機で効率的に混練するために、嵩比重の小さな複数種類の原料を、まとめて一か所から投入するのではなく、複数の投入口からそれぞれ別々に投入する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
　また、合成樹脂のマトリックス相に、貝殻を粉砕した充填材の分散相を均一に形成するために、合成樹脂と充填材とを液媒（水）と共に混練する技術が開示されている（例えば、特許文献２）。
　さらに、合成樹脂と充填材と液媒（水）とを共に混練する場合において、充填材の分散相をさらに微細化・均一化するために、開閉弁を設けて押出機の内部圧力を調整する技術が開示されている（例えば、特許文献３）。
特許第３６５０９１５号公報 特許第５０９７１９１号公報 特許第４６６０５２８号公報
　しかし、特許文献１の開示技術では押出機の構成が複雑化する課題があった。
　また、特許文献２，３の開示技術では、ミクロレベルでの分散相の微細化（均一化）を達成することができるが、個別に連続供給される各原料の配合ムラが生じる場合は、マクロレベルで不均一になる課題があった。さらに、スクリュの回転抵抗が変動するために、押出機の動作の安定性に欠ける課題があった。
　また、特許文献２，３の開示技術において、充填材の配合比率を高める場合は、分散相の微細化（均一化）を確保するために過剰の液媒（水）を投入する必要に迫られるが、この液媒の排出時に大量の気化熱が混練物から奪われる課題があった。
　本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、投入する液媒の量を抑制しつつ高配合率の充填材が均一に分散した高分子複合材料を安定的に製造する技術を提供することを目的とする。
　本発明に係る高分子複合材料の製造装置において、原料を投入するホッパが上流側に設けられ混練物が押し出されるダイ部が下流側に設けられるシリンダと、前記シリンダの内部で軸回転し上流から下流に向かって前記原料を押し出しながら入熱させ前記混練物にするスクリュと、前記混練物から分離したガス成分を前記シリンダから排出するベント部と、少なくとも粉体、合成高分子及び液媒を別々に収容しそれぞれ所定の分量を供給する容器と、供給された粉体、合成高分子及び液媒を混合し前記原料として前記ホッパに投入する混合部と、を備えることを特徴とする。
　本発明により、投入する液媒の量を抑制しつつ高配合率の充填材が均一に分散した高分子複合材料を安定的に製造する技術が提供される。
石炭火力発電所の概略図。 （Ａ）本発明に係る高分子複合材料の製造装置の第１実施形態を示す縦断面図、（Ｂ）水平断面図。 本発明に係る高分子複合材料の製造装置の第２実施形態を示す縦断面図。
（第１実施形態）
　以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
　図２に示すように、第１実施形態に係る高分子複合材料の製造装置２０は、原料を投入するホッパ２１が上流側に設けられ混練物が押し出されるダイ部２２が下流側に設けられるシリンダ２３と、このシリンダ２３の内部で軸回転し上流から下流に向かって原料を押し出しながら入熱させ混練物にするスクリュ２４と、混練物から分離したガス成分をシリンダ２３から排出するベント部２５と、少なくとも粉体、合成高分子及び液媒を別々に収容しそれぞれ所定の分量を供給する容器２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ）と、供給された粉体、合成高分子及び液媒を混合し原料としてホッパ２１に投入する混合部２７と、を備えている。
　容器２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ）には、それぞれ粉体、合成高分子及び液媒が収容されている。
　本実施形態において粉体として採用されるフライアッシュは、球形・不定形が混在する平均粒径が１０～３０μｍの形態を示す。
　このフライアッシュは、図１に示す生成プロセスからも判るように、含水量が、ほぼ０の絶乾状態で供給される。
　そして、フライアッシュの主成分は、シリカ（ＳｉＯ2）及びアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）で７０～８０％を占め、他の成分は、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）等である。
　合成高分子は、高分子複合材料のマトリックス相を形成するものであって、加熱により溶融する熱可塑性樹脂や、加熱により硬化する熱硬化性樹脂のいずれでも採用することができ、常温から所定温度に昇温することにより流動化するものが適用される。
　熱可塑性樹脂としては、ペレット状に成形された、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン－アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）等のポリオレフィン系の樹脂が好適である。
　またこれらに限定されることなく、その他、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、アクリル・ブチレン・スチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）等、加熱により熱流動する性質を有し一般に押出成形が可能なものであれば、特に制限無く用いることができる。
　さらに、これら熱可塑性樹脂は、二種以上混合して使用してもよい。
　また、これら熱可塑性樹脂の再生品を使用することもできる。
　液媒は、水が好適に採用されるが、シリンダ２３内の設定温度及び大気圧レベルで気化するものであれば、適宜用いることができる。
　この液媒は、粉体と合成樹脂と共に密閉状態で加熱混練すると、合成樹脂の流動体マトリックス相に、粉体の微細な分散相を形成する作用をもたらす。
　つまり液媒は、加熱混練時に合成樹脂の流動体中で粉体が凝集するのを防いで複合体をミクロレベルで均一化する働きを有する。
　容器２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ）のそれぞれに収容される原料が、混合部２７に向けて、粉体（フライアッシュ）１００重量部に対し、合成高分子５～５００重量部、液媒０．１～１重量部の割合で供給される。
　ここで合成高分子の割合が５重量部よりも低い場合は、高分子複合材料を構成する合成高分子のマトリックス相の形成が不十分となる。
　そして、合成高分子の割合が５００重量部よりも高い場合は、粉体の配合が相対的に小さくなり高分子複合材料としての種々の特性が低下する。
　また液媒の割合が０．１重量部よりも低い場合は、フライアッシュ粒子の表面を濡らすことができず、加熱混練過程における粉体凝集の抑制効果が低下する。また、混合部２７で原料を混合する際やホッパ２１に投下する際に、フライアッシュの粉体が舞い上がり、作業環境を悪化させてしまう。
　また液媒の割合が１重量部よりも高い場合は、混練体から液媒を十分に除去するのに必要なベント部２５の要求スペックが上がり、設備コストが上昇する。
　混合部２７は、所定の配合率で粉体、合成高分子及び液媒を均一に混合してから原料をホッパ２１に投入する。
　これにより、ホッパ２１に投入される原料の配合ムラが解消され、連続的に製造される高分子複合材料のマクロレベルにおける均一性が確保される。
　また、ホッパ２１に投入される原料の配合ムラが解消されることにより、粉体の配合比率を向上させることができ、さらに液媒を過剰に投入する必要がなくなりベント部２５の負荷を軽減することができる。
　さらに、ホッパ２１に投入される原料の配合ムラが解消されることにより、スクリュ２４を一定速度で回転させるのに必要な駆動部２９のトルク変動を抑制することができ、高分子複合材料の製造の安定性を確保することができる。
　シリンダ２３は、原料（粉体、合成高分子及び液媒）を投入するホッパ２１が設けられたフィードゾーンＡと、投入した原料の加熱混練ゾーンＢと、混練物に含まれる液媒を気化してベント部２５から排出する液媒排出ゾーンＣと、溶融状態の混練物が一定圧でかつ一定量でダイ部２２から押し出されるように調整するメタリングゾーンＤとに分類される。
　このシリンダ２３には、フィードゾーンＡを除く部分の外周に、ヒータ２８が設けられている。このヒータ２８によりシリンダ２３の各ゾーンは、適切な温度に制御される。
　そして、溶融状態の混練物は、最下流に設けられたダイ部２２から吐出され、冷却バス（図示略）を通過して凝固した後に、ペレタイザー（図示略）により米粒状のペレットにカットされる。
　スクリュ２４は、その軸周りに螺旋状のフライトが形成されているものであって、その末端に設けられた駆動部２９によって軸回転する。これにより、フライトから圧力を受けて原料及び混練物が、シリンダ２３の上流から下流に向かって押し出される。
　このスクリュ２４は、その外径と谷径との比で表される深溝比が１．５以上であることが望ましい。
　このように、スクリュ２４の深溝比が設定されることにより、シリンダ２３内に大きなフリーボリュームが形成され、嵩密度の小さな原料であっても処理量を安定化させることができる。
　なお、実施形態における高分子複合材料の製造装置２０は、フライトの螺旋方向が同じで同方向回転の二軸型を例示しているが、フライトの螺旋方向が逆の異方向回転であってもよく、一軸型又は多軸型であってもよい。また、スクリュ外径が先端にいくに従って細くなるコニカル型の押出機にも適用することができる。
　シリンダ２３においてフィードゾーンＡは、ヒータ２８が設けられていない非加熱ゾーンであるために、投入された原料（粉体、合成高分子及び液媒）のうち液媒が気化してホッパ２１から散逸することが防止される。
　加熱混練ゾーンＢでは、原料が、軸回転するスクリュ２４及びヒータ２８の働きにより加熱混練され、この原料に含まれる合成樹脂が溶融する。
　原料に含まれる粉体は、密閉系における高温高圧状態の液媒の作用により再凝集が抑制され、溶融体のマトリックス中で微細に均一分散していくことになる。
　次に液媒排出ゾーンＣを、混練物を通過すると、密閉系から開放系に切り替わり、内部圧力が大気圧レベルに低下するために、含まれる液媒が気化する。
　そして、ベント部２５において混練物から分離したガス成分を排出する。
　このベント部２５は、シリンダ２３に形成した開口をメッシュ板（図示略）で覆い、混練体がこのベント部２５から外側に飛び出さないように構成されている。
　一方、液媒の気化ガスは、このメッシュ板を通過して選択的に外部に排出される。
　なお、絞り弁（図示略）を設けたベント部２５を、シリンダ２３の長手方向に複数配置し、それらの内部圧を上流から下流に向かって大気圧に漸近するように設定することで、液媒の急激な気化を防止してもよい。
　また、ベント部２５に減圧ポンプ（図示略）を設け、シリンダ２３の内部圧力を大気圧よりも低圧に設定することで、液媒の排出を促進させてもよい。
　最終的にダイ部２２から出力され、ペレット状に成形された高分子複合材料は、市場を流通した後に、再溶融されて種々の最終製品に成形される。
　実施形態で示したフライアッシュ充填高分子複合材料で成形されるのに好適な最終製品としては、コンクリート型枠用合板（コンパネ）等の土木用の樹脂板、合成高分子をポリプロピレンとしフライアッシュを３０～７０重量部に配合したプラスチック段ボール、合成高分子を低密度ポリエチレン又は／及び直鎖状低密度ポリエチレンとしフライアッシュを２０～６０重量部に配合したシート、フィルム又は袋等が挙げられる。
（第２実施形態）
　次に図３に基づいて本発明における第２実施形態について説明する。
　なお、図３において図２と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
　第２実施形態に係る高分子複合材料の製造装置２０は、ベント部２５が設けられたシリンダのゾーンＣは、その前後のゾーンＢ，Ｄよりも、スクリュ２４の溝部分に形成される空隙３３が大きく設定されている。
　これにより液媒排出ゾーンＣにおいて、混練体がシリンダ２３及びスクリュ２４から受ける圧力が低下し、液媒の気化が促進されるとともに、混練体がベント部２５から盛り上がる現象も抑制できる。
　さらに、第２実施形態に係る高分子複合材料の製造装置２０は、ベント部２５が設けられたゾーンＣにおけるスクリュ２４の両端には、混練物を逆方向に押し出す逆送り形状３１，３２が形成されている。
　上流側の逆送り形状３１により、加熱混練ゾーンＢにおいて背圧が付与された混練体は、液媒排出ゾーンＣに到達したところで急激に圧力が低下し、液媒の気化が促進される。
　そして、下流側の逆送り形状３２により、液媒排出ゾーンＣにおける混練体の滞留時間が延長されて液媒の排出が促進される。
　以上述べた少なくともひとつの実施形態の高分子複合材料の製造装置によれば、粉体、合成高分子及び液媒を混合してから押出機のホッパに供給することにより、投入する液媒の量を抑制しつつ高配合率の充填材が均一に分散した高分子複合材料を安定的に製造することが可能となる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
　１０…石炭火力発電所、２０…高分子複合材料の製造装置、２１…ホッパ、２２…ダイ部、２３…シリンダ、２４…スクリュ、２５…ベント部、２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ）…容器、２７…混合部、２８…ヒータ、２９…駆動部、３１，３２…逆送り形状、３３…空隙、Ａ…フィードゾーン、Ｂ…加熱混練ゾーン、Ｃ…液媒排出ゾーン、Ｄ…メタリングゾーン。

Claims (8)

  1. 　原料を投入するホッパが上流側に設けられ混練物が押し出されるダイ部が下流側に設けられるシリンダと、
    　前記シリンダの内部で軸回転し上流から下流に向かって前記原料を押し出しながら入熱させ前記混練物にするスクリュと、
    　前記混練物から分離したガス成分を前記シリンダから排出するベント部と、
    　少なくとも粉体、合成高分子及び液媒を別々に収容しそれぞれ所定の分量を供給する容器と、
    　供給された粉体、合成高分子及び液媒を混合し前記原料として前記ホッパに投入する混合部と、を備えることを特徴とする高分子複合材料の製造装置。
  2. 　前記粉体は、フライアッシュであることを特徴とする請求項１に記載の高分子複合材料の製造装置。
  3. 　前記原料は、前記粉体１００重量部に対し、合成高分子５～５００重量部、液媒０．１～１重量部を混合したものであることを特徴とする請求項２に記載の高分子複合材料の製造装置。
  4. 　前記ベント部が設けられた前記シリンダのゾーンは、その前後のゾーンよりも、前記スクリュの溝部分に形成される空隙が大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の高分子複合材料の製造装置。
  5. 　前記ベント部が設けられたゾーンにおける前記スクリュの両端には、前記混練物を逆方向に押し出す逆送り形状が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の高分子複合材料の製造装置。
  6. 　前記ホッパが設けられた前記シリンダのゾーンは、非加熱ゾーンであることを特徴とする請求項１に記載の高分子複合材料の製造装置。
  7. 　前記スクリュは、深溝比が１．５以上であることを特徴とする請求項１に記載の高分子複合材料の製造装置。
  8. 　原料を投入するホッパが上流側に設けられ混練物が押し出されるダイ部が下流側に設けられるシリンダの内部でスクリュを軸回転させるステップと、
    　少なくとも粉体、合成高分子及び液媒を別々に収容した容器からそれぞれ所定の分量を混合部に供給するステップと、
    　前記混合部に供給された粉体、合成高分子及び液媒を混合し前記原料として前記ホッパに投入するステップと、
    　前記シリンダの上流から下流に向かって前記原料を押し出しながら入熱させてなる混練物から分離したガス成分をベント部から排出するステップと、
    　前記ガス成分を排出させた後の前記混練物を前記ダイ部から取り出すステップと、を含むことを特徴とする高分子複合材料の製造方法。
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