JP2002502453A - 軟質ｐｖｃの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の課題は押出機を用いて軟化剤含有熱可塑性プラスチック、殊に軟質ＰＶＣから製品を簡単に製造する方法を提供することである。このために、熱可塑性プラスチックを粉末、微細顆粒、ドライブレンド等の形で直接押出機に供給し、かつ第１の区分で温度５０℃〜１４０℃に加熱することを提案する。押出機中で温度５０〜１４０℃で熱可塑性プラスチック材料中に軟化剤を注入する。引き続き、熱可塑性プラスチックと軟化剤とを押出機中で均一に混合し、その際、混合物は摩擦により更に加熱され、かつその際、軟化剤注入から１４５℃の平均材料温度が達成されるまでの材料の平均滞留時間が１０〜１２０秒であるようにこの混合を行う。軟化剤はその場合、完全に熱可塑性プラスチックに吸収される。熱可塑性プラスチック及び軟化剤からなる均一な混合物をこの後、押出機中で更に１４５℃を上回る温度に加熱し、かつそこで、可塑化／完全に溶融する。有利な実施形では、軟化剤の２〜３０％を自体公知の方法で初めにＰＶＣ粉末と予備混合してドライブレンドにし、かつ軟化剤の残りの量を押出機中で導入する。

Description

【発明の詳細な説明】 軟質ＰＶＣの製法 技術分野 軟化剤含有熱可塑性プラスチックからなる製品、殊に軟質ＰＶＣの製品を押出 及び／又は圧延により製造する際には実際には、ＰＶＣ粉末と軟化剤及び場合に より他の添加剤とを加熱−冷却ミキサーコンビネーション中でいわゆるドライ− ブレンドに、又はより高い温度で凝集物に処理する。このドライブレンド又は凝 集物は引き続き、慣用の押出法で所望の生成物に加工することができる。ドライ ブレンド製造は通常、約５０〜１００℃の温度で行い、その際、軟化剤は個々の ＰＶＣ粒子に完全に侵入して、乾燥した流動可能な混合物が生じる。 背景技術 軟化剤含有ＰＶＣの押出のために必要なドライブレンドもしくは凝集物製造は 殆ど専ら充填法で行われ、かつ付加的な方法工程によりエネルギー、時間及び機 械技術において高い消費の原因となる。 課題 従って本発明の課題は、軟化剤含有熱可塑性プラスチック、殊に軟質ＰＶＣか ら押出材を用いて製品を製造するための簡単な方法を提供することである。 本発明の開示 本発明はこの課題を、有利には従属請求項の特徴の１つ以上と組み合わせた請 求項１の特徴を有する方法により解決する。 本発明はその場合、温度約１４５℃が達成される前にＰＶＣ−粒子中に完全に 侵入するためのある程度の時間を押出機内部の軟化剤−ＰＶＣ混合物が有する場 合には、軟化剤を直接、押出機中でＰＶＣ中に導入することが可能であるという 意外な新規な認識から出発している。このために本発明の方法では、約１４５℃ の溶融温度が達成されるまでの材料の平均滞留時間として１０〜１２０秒の時間 で十分である。加熱−冷却ミキサーコンビネーション（ドライブレンド製造）で の軟化剤とＰＶＣ粉末との通常の予備混合では、軟化剤がＰＶＣ粉末に完全に吸 収されるためにはかなり長い時間が必要であるので、特にこの認識は意外であっ た。押出機中の条件、即ち高い温度、そこで支配的な圧力及び摩擦により導入さ れる高いせん断エネルギーは明らかに、ＰＶＣ粉末の軟化剤吸収に有利に働く。 軟化剤の注入位置の所での使用熱可塑性プラスチックの凍結温度未満の材料温 度は可能な限り回避されるべきである。それというのも、この温度では、十分な 軟化剤吸収が行われないためである。 軟化剤に関する比較的短い吸収時間を本発明の有利な実施態様により殊に、軟 化剤を熱可塑性プラスチッ クの比較的高い温度で、即ち押出機の導入帯域から離れた場所で注入することに より達成する。有利には軟化剤注入位置での熱可塑性プラスチックの平均温度は 約９０〜１２０℃、特に有利には１００〜１１０℃である。より低い温度は軟化 剤のより長い吸収時間の原因となり、他方でより高い温度では軟化剤を完全に吸 収するまでの許容可能な最大温度の上限の達成が早すぎる。後者では最大温度を 早期に上回ることを阻止するために特に、押出機ジャケットの部分範囲は噴霧導 入位置の後の範囲で冷却されるべきである。 注入位置でのほぼ熱可塑性プラスチックの温度に軟化剤を予備加熱することは 必ずしも必要ではないが、軟化剤吸収には有利である。 更に、ＰＶＣ／軟化剤混合を軟化剤の注入直後に可能な限り激しく、例えばス クリューの特別な混合素子により、又は特別に、殊に遊星型多軸ローラ押出機(p lanetwalzen-Extruder)として形成された押出機デザインにより実施する。従っ て後者は殊に有利であり、それというのも混合物の滞留時間分布がこの場合殊に 狭く、即ち全ての粒子が約１４５℃の完全な軟化剤吸収のための最大温度を達成 するまで、ほぼ同じ滞留時間を必要とするためである。 本発明の特に有利な実施形では軟化剤の一部を既に押出機の前で自体公知の方 法でＰＶＣ粉末に添加してドライブレンドにし、一方で軟化剤の主な部分を押出 機中で初めて添加する。意外にも押出処理の前にＰＶＣ粉末に添加されるのが比 較的少量の軟化剤でも、残りの軟化剤に関する軟化剤吸収時間は、軟化剤の全量 を押出機中で吸収させるのに必要な時間の一部に短くなることが判明した。この 特に有利な方法では、ＰＶＣ粉末と一部の軟化剤とを混合するための付加的なミ キサーが必要であるが、従来技術とは異なりかなり小さいミキサー及びかなり僅 かなエネルギー及び時間消費がドライブレンドを製造するために必要なだけであ る。 使用される軟化剤量全体の２〜５重量％の非常に少い量でこの意外な効果には 既に十分である。従って、使用される軟化剤全体の有利に２〜３０、殊に５〜１ ５重量％を押出機の前で、かつ相応して９８〜７０重量％、有利に９５〜８５重 量％を押出機中で添加する。 軟化剤自体の注入は厳密ではない。このために確かに、特殊な環状マニホール ド(Ring-Verteiler)を使用することができるが、これは軟化剤量が連続的にそれ を介してポンプ導入される押出機ジャケットを通る単一又は複数の並んでかつ／ 又は前後に配置された穿孔で十分である。 熱可塑性プラスチックの粘度はかなりの程度、軟化剤割合に依存しているので 、押出機の詰まりを回避するために、軟化剤供給の中断時に押出機を直ちに止め るか、又は低い回転数で空で運転するように押出機制御を設計すべきである。同 様に装置を止める場合には固体成分の供給の遮断の後の相応する時間の後に初め て軟化剤供給を停める。 軟化剤の一部の予備混合を伴う方法を使用する場合には殊に慣用の二軸スクリ ュー押出機を使用することができるので、存在する装置を本質的な変更なしに本 発明の方法で運転させることができる。 この明細書中では使用熱可塑性プラスチックとしてＰＶＣ粉末を挙げるが、こ れは単なる例である。本発明は原則的に、その微細構造がＰＶＣのそれと類似で 、かつその軟化剤吸収能が同じ原理に基づく他の熱可塑性プラスチックにも好適 である。有利にはＳ−ＰＶＣ（懸濁ＰＶＣ）を使用するのが有利であり、軟化剤 としては一次軟化剤が有利である。 軟化剤の一部を予備混合した場合に改善される軟化剤吸収効果を明らかにする ために、次の（比較）実験１〜４を実施した：従来技術に相応する第１の実験で は、ＰＶＣ粉末、安定剤及び少量の充填剤（二酸化チタン）からなる乾燥混合物 ３９０ｇを８８℃のジャケ （Messkneter；PLASTI-CORDER PL2100）に充填し、かつ１００分−１の一定の回 転数で５分間混和した。この５分の後に軟化剤２１０ｇを添加し、かつ先ず更に 湿潤な混合物を一定の回転数で更に混和した。全部で９ 分の後に実験を終了した。全実験時間の間、材料温度と回転モメント推移を記録 した。これに比較して同じ全バッチを２〜４回実験したが、その際、一部の軟化 剤を予めＰＶＣ粉末に添加してドライブレンドにした。 実験に使用したバッチを次の第１表に、実験結果、即ち乾燥時間及び乾燥の間 に消費されたエネルギーと一緒に示した。 実験実施の間に記録された回転数及び温度経過をグラフ１〜４（図１〜４）に 図示し、その際、軟化剤添加の時点をそれぞれ「Ｂ」で、最大回転モメントの時 点を「Ｘ」で、乾燥時点と定義される軟化剤の添加の後の最低回転モメントの時 点を「Ｔ」で、かつ実験終了を「Ｅ」で記した。軟化剤の全量が実験ニーダー中 で添加される実験１＝グラフ１＝図１では、回転モメントが軟化剤添加の後に急 に約１．８Ｎｍの値に上昇して、次いで完全に軟化剤が吸収された後、１０８秒 後に約１Ｎｍの最低値に低下することが明らかに認められる。 これに対して、軟化剤吸収は実験２〜４ではこの時間の一部で、即ち実験２で は２０秒で、実験４では３２秒までで行われる。同様に軟化剤吸収の間に摩擦に より導入されるエネルギーは１８２４Ｎｍから実験２では２３７Ｎｍに、もしく は実験５では３９８Ｎｍに著しく低下する。 比較例（従来技術）： 比較例では、軟質ＰＶＣを従来技術によりドライブレンドとして押出機中で可 塑化し、引き続きシート状に圧延する。このために次からなる： バッチを次のように処理してドライブレンドにする： 固体成分を５００ｋｇ容量のHentschel−ミキサーに添加し、かつ約２分間均質 化する。温度はこの時点で ６０℃である。連続した撹拌下に軟化剤を液体成分として連続的に９０秒かけて 添加し、かつ初めは湿った混合物を更に撹拌する。軟化剤添加後８分以内に７５ ℃の終了温度で乾燥点に達する。乾燥ドライブレンドを引き続き、冷却ミキサー に添加し、４０℃の終了温度まで冷却し、かつ過疎押出機に供給するための貯蔵 容器に加える。 冷却されたドライブレンドを第２の処理プロセスで市販の、一軸スクリュー供 給帯域、供給帯域長さ４Ｄ及びそれに続く遊星型ロール部（長さ８Ｄ）を有する 遊星型ロール押出機中で可塑化する。可塑化された材料は材料温度１７８℃で可 塑化押出機から出て、かつ直後に引き続き４ロール−Ｆ−カレンダーで成形して 、厚さ０．８ｍｍのシールテープにする。 本発明の実施法 例１（本発明）： この場合、比較例と同じＰＶＣテープを同じバッチ及び同じ装置を用いて製造 したが、その際、全軟化剤の１０重量％のみをHentschel-ミキサー中で添加した ： より低い軟化剤量で約４５％多い量のＰＶＣ及び添加剤をそれぞれ混合処理で 加工することができた。Hentschel-ミキサー中での乾燥点は既に軟化剤の添加の ２分後に達成され、ドライブレンドの温度はこの時点で６５℃であった。少ない 軟化剤量を用いてこうして製造されたドライブレンドを直接貯蔵容器に供給し、 冷却ミキサー中での冷却は不要であった。 引き続き、軟化剤の乏しい混合物を比較例と同様に遊星型ロール押出機に供給 したが、技術的データは比較例を参照のこと。遊星型ロール部の入口の所に全部 で１２個の周囲に分散された注入孔及びマニホールド通路を有する管状ノズルを 設置した。従来実施の測定により、この位置でのＰＶＣの材料温度は約１０５℃ であることが判明した。軟化剤を約８０℃の温度に加熱し、かつ配量ポンプを用 いて遊星型ロール押出機にポンプ導入した。実験により軟化剤が、長さ４Ｄ及び １３０℃の平均材料温度の達成並びに軟化剤添加後１５秒の平均滞留時間の後に 実際に完全にＰＶＣに吸収 されたことが判明した。遊星型ロール押出機の引き続く部分で材料を更に均一化 し、かつ可塑化して、比較例の記載と同様の可塑化押出機から温度１７８℃で出 した。引き続き、可塑化された材料を比較例と同様に４−ロール−Ｆカレンダー で厚さ０．８ｍｍのシーリングテープに形成した。 押出機中での軟化剤注入により、加熱ミキサの必要容量を以前の値の４０％未 満に低下させることができ、冷却ミキサは全く必要なかった。装置の全エネルギ ー消費はその場合も、かなり下げることができた。 比較例及び本発明の例１で製造されたシールテープを機械的に試験すると、全 ての物理的データは測定精密性の範囲において等しいという結果が得られた。 更にこのテープを軟化剤損失に関して試験した。このためにテープの試験片を それぞれ７．５時間及び１３時間１３０℃で真空（オイルポンプ真空）にさらし 、かつ軟化剤損失を測定した： 従って測定結果から軟化剤損失に関して約２０％の改善値が判明した。 例２（本発明）： 先ず例１に記載のように、全部で使用軟化剤の１０ 重量％の少い量の軟化剤割合を用いて予備混合物を製造した。この予備混合物を 二軸スクリュー−押出機（長さ３６Ｄ）中に導入した。温度測定により先ず、軟 化剤の最適な注入点を５Ｄに決定した。測定温度はこの位置で約１００℃であっ た。軟化剤を単一の孔を介してジャケットにより、配量ポンプを用いて同じく１ ００℃の温度で注入した。スクリュー装備を最適な混合のために軟化剤噴霧位置 の後で公知のニーダー素子により最適化する。４０秒の平均滞留時間の後に、材 料は１４０℃の平均温度に達し、その際、軟化剤は完全にＰＶＣによって吸収さ れていた。引き続き材料を残りのスクリュー長で更に均質化し、かつ可塑化し、 かつスロットダイで形成して０．８ｍｍの厚さのシートにした。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 押出機を用いて軟化剤含有熱可塑性プラスチックから製品を製造する方法に おいて、次の方法工程： 熱可塑性プラスチックを粉末、微細顆粒、ドライブレンド等の形で押出機 に直接供給し、かつ第１の区分で５０℃〜１４０℃の温度に加熱し； 粉末形、微粒子もしくは顆粒形の熱可塑性プラスチック材料中に５０℃〜 １４０℃の温度で軟化剤を注入し； 熱可塑性プラスチック及び軟化剤を均一に混合し、 その際、混合物が摩擦により更に加熱され、 その際、軟化剤注入から１４５℃の材料の平均温度を達成するまでの材 料の平均滞留時間が１０〜１２０秒であるように混合を行い、かつ その際、軟化剤が完全に熱可塑性プラスチックにより吸収され； 熱可塑性プラスチック及び軟化剤からなる均一な混合物を１４５℃を上回 る温度に加熱し、かつその際、可塑化／完全に溶融し； 混合物を所望の製品に成形する を特徴とする、押出機を用いて軟化剤含有熱可塑性プラスチックから製品を製 造する方法。 2. 軟化剤の一部を押出機の前で熱可塑性プラスチッ クと共に加工してドライブレンドにし、かつ軟化剤の残りを押出機中で添加する 、請求項１に記載の方法。 3. 軟化剤２〜３０重量％を押出機の前で、かつ軟化剤の９８〜７０重量％を押 出機中で添加する、請求項２に記載の方法。 4. 軟化剤５〜１５重量％を押出機の前で、かつ軟化剤の９５〜８５重量％を押 出機中で添加する、請求項３に記載の方法。 5. 熱可塑性プラスチックとしてＰＶＣを、かつ軟化剤として一次軟化剤を使用 する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。 6. 軟化剤の注入を９０〜１２０℃、有利に１００〜１１０℃の熱可塑性プラス チック温度で行う、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。 7. 押出機として、二軸スクリュー押出機を使用する、請求項１から６までのい ずれか１項に記載の方法。