JP2004323780A - 洗浄用熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】成形加工機のスクリューやシリンダー内壁面に付着する樹脂焼けや炭化物などを、成形加工機を分解し、スクリューを取り出しての研磨作業をすることなく、また、スクリューやシリンダーを傷つけることなく、効果的に短時間でクリーニング作業ができる洗浄用熱可塑性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂１００重量部に対して、アミノ系樹脂粉体１〜１５０重量部と未加硫の合成ゴム又は天然ゴムを１〜２５０重量部配合した洗浄用熱可塑性樹脂組成物、それからなるペレット、並びにそれらを用いた洗浄方法。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂の加工成形機の洗浄に使用する洗浄用熱可塑性樹脂組成物、それからなるペレット及びそれを用いた熱可塑性樹脂加工成形機の洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂は、押出成形、射出成形等の成形機を用いて成形品を得ており、これらの成形加工においては、品種の切替えが頻繁に行われる場合には、品種の切替時には成形機内の洗浄が品質管理の面で必要であり、また、フィルムの製造等の長期間にわたって成形が行われる場合には、原料樹脂や可塑剤等の樹脂コンパウンドに配合される添加剤成分などが押出機のスクリュー部やシリンダー内壁に焼き付いたり、炭化物が付着したりして非常に汚れた状態となる。
【０００３】
従来、成形加工中にこのような状態になると清掃作業が必要となり、その作業には、（イ）成形加工機を停止せずにそのまま次に切替加工する品種の樹脂を流して清掃する方法、（ロ）一旦製造を止め、成形加工機を分解しスクリュー、シリンダー内部を清掃する方法が行われていた。
しかし、上記（イ）の次品種で置換していく方法は、人手は要しないものの、多量の置換用樹脂を要する点、清掃が完了するまでに時間を要し、生産性が低下する問題がある。また、上記（ロ）の成形加工機を分解する方法は人手がかかり、洗浄作業に多くの時間を費やすこととなる。
【０００４】
これらの問題を解決する手段として、種々の洗浄用熱可塑性樹脂組成物を使用して、切替時の洗浄や汚れ時の洗浄を行う方法が提案されている（例えば特許文献１）。市販されている洗浄用樹脂組成物として、ガラスファイバーを含むものが挙げられるが、スクリューやシリンダー内壁面を磨耗させる等の欠点がある。また、超高分子アクリル樹脂タイプが挙げられるが、このものは溶融しにくく、スクリュー回転時に非常に高い負荷がかかり機械の故障の原因となる可能性がある。
その他、界面活性剤、金属石鹸など洗浄効果のある物質を含むもの、発泡剤入りのもの等の樹脂組成物が挙げられるが、これらは樹脂の焼き付き物や炭化物の除去に必要なだけの研磨、摩擦力が乏しく、十分な洗浄効果が得られない等の問題点があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１３８３３９号公報
【特許文献２】
特公昭５５−５０５０２号公報
【特許文献３】
特開２０００−３１９６３６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、成形加工機のスクリューやシリンダー内壁面に付着する樹脂焼けや炭化物などを、成形加工機を分解し、スクリューを取り出しての研磨作業をすることなく、また、スクリューやシリンダーを傷つけることなく、効果的に短時間でクリーニング作業ができる洗浄用樹脂組成物を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は前述の問題点を解決するために、種々検討した結果、熱可塑性樹脂にアミノ系樹脂粉体、特にメラミン系樹脂粉体と未加硫の合成ゴム又は天然ゴムを配合した樹脂組成物が優れた洗浄効果と洗浄樹脂残りが少なくなることを見出し、本発明を完成した。
即ち本発明は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、アミノ系樹脂粉体を１〜１５０重量部、未加硫の合成ゴム又は天然ゴムを１〜２５０重量部配合したことを特徴とする洗浄用熱可塑性樹脂組成物、である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について詳しく説明する。
本発明に使用する熱可塑性樹脂としては、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン類、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル樹脂またはＭＳ樹脂（メタクリル酸メチル−スチレン樹脂）、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン樹脂）等これらの共縮合体樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂）、ＭＢＳ樹脂（メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン樹脂）、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂などを単独または２種以上混合して用いることができる。
【０００９】
本発明の洗浄用熱可塑性樹脂組成物は前述の熱可塑性樹脂１００重量部に対して、アミノ系樹脂粉体を１〜１５０重量部配合してなるものである。
アミノ系樹脂としては、アミノ成分とホルムアルデヒドとを反応して得られるアミノ成分樹脂、アミノ成分とホルムアルデヒド及びこれらと共縮合可能な他のアミノ成分を反応させて得られるアミノ系共縮合樹脂及びアミノ成分樹脂同士の混合樹脂を挙げることができる。
尚、アミノ成分としては、メラミン、尿素やチオ尿素、エチレン尿素等の尿素類、ベンゾグアナミンやホルモグアナミン、フェニルアセトグアナミン、アセトグアナミン、ＣＴＵ−グアナミン等のグアナミン類、グアニジンやジシアンジアミド、パラトルエンスルホン酸アミド等のその他のアミノ化合物等を挙げることができ、これらアミノ成分は併用することもできる。
【００１０】
アミノ系樹脂の中ではメラミン系樹脂が好適に用いられる。
メラミン系樹脂としては、例えば、メラミンとホルムアルデヒドとをメラミン１モルに対して１〜４モル程度反応したメラミン樹脂、メラミンと尿素、チオ尿素、エチレン尿素等の尿素類、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン、ホルモグアナミン、フェニルアセトグアナミン、ＣＴＵグアナミン等のグアナミン類、その他のアミノ化合物等から選ばれた１種以上の成分とホルムアルデヒドとを反応したメラミン共縮合樹脂が挙げられる。
アミノ系樹脂、中でもメラミン系樹脂の硬化物は、その硬度（モース硬度）が３〜５程度と、スクリューやシリンダーを傷つけることがないので好ましい。
硬化物は、例えば、特許文献２に記載の方法や、特許文献３に記載の方法で得ることが出来るが、メラミン系樹脂を主体とした成形材料で成形硬化させた成形品の再破砕物や成形の際発生するバリ等を用いることができ、中でも成形品の再破砕物が最も好ましい。
【００１１】
本発明に用いるアミノ系樹脂粉体は、粒子径１〜１０００μｍの範囲の粉体であることが好ましく、特に好ましくは３５０〜１０００μｍの範囲のものである。
ここで、粒子径が１〜１０００μｍの範囲の粉体とは、粒子径が１μｍから１０００μｍまでの粉体が混在している粉体をいい、通常は１〜１０００μｍの粉体、１〜３５０μｍの粉体、３５０〜１０００μｍの粉体などが正規分布をなして混在しているものである。
粒子径が１０００μｍ以上の粉体が存在する場合、洗浄作業時の押出機スクリューに非常に高い負荷がかかり、機械の故障の原因となることがあるので好ましくなく、また、１μｍ以下の粉体が存在する場合、物理的研磨効果が得られず、洗浄効果が得にくくなる。
また、押出機ダイス、ブレーカープレート、スクリーン等を付けたまま洗浄作業を行う場合には、粉体の粒子径は、スクリーンのメッシュサイズ以下の粒子径を用いることが好ましく、その粒子径は１〜３５０μｍの範囲であり、特に好ましくは１〜１５０μｍの範囲である。
【００１２】
本発明のアミノ系樹脂粉体は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して１〜１５０重量部、好ましくは１〜５０重量部配合する。配合量が１重量部未満では、清掃効果が得られず、１５０重量部を超えては、アミノ系樹脂粉体が残留し、これを排除するために時間を要し、得策ではない。
【００１３】
本発明の洗浄用樹脂組成物は、前記アミノ系樹脂粉体の他に未加硫の合成ゴム又は天然ゴムを配合する。
本発明に用いる合成ゴムとしては、ブチルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン重合体、スチレン−イソプレン重合体、アクリルニトリル−ブタジエン重合体、エチレン−α−オレフィン系重合体、エチレン−α−オレフィン−ポリエン重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック重合体、水素化スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック重合体、エチレン系アイオノマーなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１４】
本発明の未加硫の合成ゴム又は天然ゴムは、熱可塑性樹脂１００重量部に対して１〜２５０重量部、好ましくは３０〜１５０重量部配合する。配合量が２５０重量部を超えては、清掃時間が長くなり、１重量部未満では、洗浄に必要なトルクを効果的に得ることができない。
【００１５】
本発明の洗浄用樹脂組成物は、前記アミノ系樹脂粉体及び未加硫の合成ゴム又は天然ゴムの他にペレット化助剤および押出機の洗浄に使用した場合での離型性向上のため、滑剤を含有させることもできる。
滑剤の配合量としては、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜５重量部である。
滑剤が０．１重量部以下では、使用する樹脂や各種条件によっては、ストランド押し出しの際に目ヤニが発生し、ストランドが切れる原因となり安定的な製造が困難となる。また、押出機の洗浄用として使用した際に十分な離型効果が得られず、押出機内部で樹脂の付着が起こり残留の原因となる。１０重量部を超えては、押出機のシリンダー内部で樹脂の滑りがあり、洗浄に必要なトルクが得られないため好ましくない。
【００１６】
滑剤としては、例えば、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ミリスチン酸亜鉛等の金属石鹸類、ステアリン酸、オレイン酸、ベヘニン酸等の脂肪酸類、ブチルステアレート、ドデシルステアレート等の脂肪酸エステル類、ステアリン酸モノグリセライド、オレイン酸モノグリセライド、ヒドロキシステアリン酸モノグリセライド、ペンタエリスリトールステアリン酸エステル、ポリグリセリンステアレート、ソルビタントリオレート等の脂肪酸部分エステル類、ラウリン酸アミド、ミリスチン酸アミド、エルカ酸アミド、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド等の脂肪酸ビスアミド類、これらの混合系等を使用することができ、中でも金属石鹸が好ましく、ステアリン酸金属塩が特に好ましい。
【００１７】
【実施例】
以下に実施例などを挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例などにより何ら限定されるものではない。
【００１８】
参考例１
黒色のポリプロピレン樹脂２００ｇをＬ／Ｄ２５でシリンダー径３０ｍｍ単軸押出機にてシリンダー温度１９０℃、ダイス温度１９０℃、スクリュー回転数３０ｒｐｍで押出した。なお、スクリューとダイスの間には８０ｍｅｓｈのスクリーン、ブレーカープレートが装着されている。ＰＰ黒色の樹脂の一部はスクリュー表面に付着しシリンダー内に残留した状態となった。
【００１９】
参考例２
ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂）の黒色着色成形材料を、Ｌ／Ｄ２５でシリンダー径３０ｍｍ単軸押出機にてシリンダー温度２００℃、スクリュー回転数３０ｒｐｍにて、ダイスを装着せずに２００ｇを押出した。投入した樹脂は全量全てが押出されず、スクリューおよびシリンダー内壁に若干の樹脂が付着し残留した。
【００２０】
〔メラミン系樹脂粉体製造例１〕
メラミン系樹脂の硬化成形物をせん断式破砕機にて粗粉砕し、この粗粉砕物をさらにせん断・摩擦式粉砕機にて細粉砕して、メラミン系樹脂成形物の粉砕物を得た。
一方、２０メッシュ（目開き８４０μｍ）の篩を上篩、３２メッシュ（目開き５００μｍ）の篩を下篩として振動篩機にセットし、２０メッシュを通過し、３２メッシュ上に残留したものを回収できるようにする。なお、３２メッシュ篩下にタッピングボールをセットすることで、目詰まりすることなく連続的に篩うことができた。
このようにセットされた振動篩機に、前記の粉砕で得られた粉砕物を連続的に投入し、粉砕物を得た。この粉砕物の粒子径は３５０μｍ〜１０００μｍの粉砕物が９９．６重量％、１０μｍ〜３５０μｍが０．４重量％であった。
【００２１】
〔メラミン系樹脂粉体製造例２〕
メラミン系樹脂粉体製造例１と同様にして、メラミン系樹脂成形物の粉砕物を得た後、７０メッシュ（目開き２１０μｍ）の篩を上篩、２８５メッシュ（目開き５０μｍ）の篩を下篩として振動篩機にセットする。７０メッシュ上に残留したものおよび７０メッシュを通過し、２８５メッシュ上に残留したものは回収できるようにして、再度粉砕工程へ送られるようにする。２８５メッシュ篩には超音波発生装置からの超音波振動を与えることで、目詰まりすることなく連続的に篩うことができる。
このようにセットされた振動篩機に、前記の粉砕で得られた粉砕物を連続的に投入し、２８５メッシュ篩を通過した粉砕物を得た。この粉砕物の粒子径は１μｍ〜１５０μｍの粉砕物が９９．５重量％、１μｍ以下が０．５重量％であった。
【００２２】
製造例１
ポリプロピレン樹脂（出光石油化学株式会社製 Ｆ−２００Ｓ：商品名）２．０Ｋｇおよびエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ディー・エス・エム・ジャパン株式会社製 Ｋｅｌｔａｎ２４７０Ｂ：商品名）１．５Ｋｇ（熱可塑性樹脂１００重量部に対して、７５重量部）と、メラミン系樹脂粉体製造例２の破砕物１．５Ｋｇ（熱可塑性樹脂１００重量部に対して、７５重量部）を２０ｌの高速ミキサーにて回転数５００ｒｐｍで２分間攪拌して混合した。
この混合物をＬ／Ｄ２８でシリンダー径が３０ｍｍの２軸押出機に供給し、シリンダー温度１９０℃、ダイス温度１９０℃、スクリュー回転数１４０ｒｐｍでストランドを押出し、水槽中で冷却し、ペレタイザーでカットし粒状の組成物を得た。
【００２３】
製造例２
ＡＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン樹脂）２．０Ｋｇおよびエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ディー・エス・エム・ジャパン株式会社製 Ｋｅｌｔａｎ２４７０Ｂ：商品名）１．５Ｋｇと、メラミン系樹脂粉体製造例１の破砕物１．５Ｋｇ、ステアリン酸亜鉛０．１７５Ｋｇを２０ｌの高速ミキサーにて回転数５００ｒｐｍで２分間攪拌して混合した。
この混合物をＬ／Ｄ２８でシリンダー径が４０ｍｍの単軸押出機に供給し、シリンダー温度２００℃、ストランドダイ温度２１０℃、スクリュー回転数３０ｒｐｍでストランドを押出し、自然冷却し、ペレタイザーでカットし、粒状の組成物を得た。
【００２４】
製造例３
ポリプロピレン樹脂（出光石油化学株式会社製 Ｆ−２００Ｓ：商品名）２．０Ｋｇおよびエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ディー・エス・エム・ジャパン株式会社製 Ｋｅｌｔａｎ２４７０Ｂ：商品名）３．０Ｋｇ（熱可塑性樹脂１００重量部に対して、１５０重量部）と、メラミン系樹脂粉体製造例２の破砕物１．５Ｋｇ（熱可塑性樹脂１００重量部に対して、７５重量部）を２０ｌの高速ミキサーにて回転数５００ｒｐｍで２分間攪拌して混合物を得た。
【００２５】
製造例４
ポリプロピレン樹脂（出光石油化学株式会社製 Ｆ−２００Ｓ：商品名）２．０Ｋｇおよびエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ディー・エス・エム・ジャパン株式会社製 Ｋｅｌｔａｎ２４７０Ｂ：商品名）６．０Ｋｇ（熱可塑性樹脂１００重量部に対して、３００重量部）と、メラミン系樹脂粉体製造例２の破砕物２．４Ｋｇ（熱可塑性樹脂１００重量部に対して、１２０重量部）を２０ｌの高速ミキサーにて回転数５００ｒｐｍで２分間攪拌して混合物を得た。
【００２６】
【実施例１】
参考例１の状態にした押出機において、Ｔダイ、ブレーカープレート、スクリーンを外し、スクリューが見える状態にして残留樹脂を押出した後、シリンダー温度を２００℃としてスクリュー回転数を３０ｒｐｍで製造例１のペレット状混合物３Ｋｇを供給し押出すことで置換洗浄を行った。先端部より混合物が吐出される際に、内部に残留していたポリプロピレンの黒色着色樹脂が併せて吐出される。吐出物は時間の経過と共に次第に着色が薄くなり、約８分経過後に完全に着色が観察されなくなった。このときまでに吐出された樹脂量は約３００ｇであった。その後投入した製造例１の粒状組成物を全て出し切り、同条件にて着色していないポリプロピレン樹脂を供給し押し出すことで残留汚れ、残留樹脂の確認を行った。投入後、先端よりポリプロピレン樹脂が吐出され、製造例１の残留分は確認されなかった。
洗浄作業後、スクリューを抜き出したところ樹脂付着がなくメッキ面は金属光沢があり、また、シリンダー内壁部も懐中電灯にて照らし調査したところ、一様に十分な反射光を得ることができ、汚れがないことを確認できた。
【００２７】
【実施例２】
参考例２の状態にした押出機において、Ｔダイ、ブレーカープレート、スクリーンを外し、スクリューが見える状態にして残留樹脂を押出した後、シリンダー温度を２００℃としてスクリュー回転数を３０ｒｐｍで製造例２のペレット状混合物３Ｋｇを供給し押出すことで置換洗浄を行った。先端部より混合物が吐出される際に、内部に残留していたＡＢＳの黒色着色樹脂が併せて吐出される。吐出物は時間の経過と共に次第に着色が薄くなり、約８分経過後に完全に着色が観察されなくなった。このときまでに吐出された樹脂量は約２８８ｇであった。その後投入した製造例２の粒状組成物を全て出し切り、同条件にて着色していないＡＢＳ樹脂を供給し押し出すことで残留汚れ、残留樹脂の確認を行った。投入後、先端よりＡＢＳ樹脂が吐出され、製造例２の残留分は確認されなかった。
洗浄作業後、スクリューを抜き出したところ樹脂付着がなくメッキ面は金属光沢があり、また、シリンダー内壁部も懐中電灯にて照らし調査したところ、一様に十分な反射光を得ることができ、汚れがないことを確認できた。
【００２８】
【実施例３】
参考例１の状態にした押出機において、Ｔダイ、ブレーカープレート、スクリーンを外し、スクリューが見える状態にして残留樹脂を押出した後、シリンダー温度を２００℃としてスクリュー回転数を３０ｒｐｍで製造例３の混合物３Ｋｇを供給し押出すことで置換洗浄を行った。先端部より混合物が吐出される際に、内部に残留していたポリプロピレンの黒色着色樹脂が併せて吐出される。吐出物は時間の経過と共に次第に着色が薄くなり、約７分経過後に完全に着色が観察されなくなった。このときまでに吐出された樹脂量は約２５５ｇであった。その後投入した製造例３の粒状組成物を全て出し切り、同条件にて着色していないポリプロピレン樹脂を供給し押し出すことで残留汚れ、残留樹脂の確認を行った。投入後、先端よりポリプロピレン樹脂が吐出され、製造例３の残留分は確認されなかった。
洗浄作業後、スクリューを抜き出したところ樹脂付着がなくメッキ面は金属光沢があり、また、シリンダー内壁部も懐中電灯にて照らし調査したところ、一様に十分な反射光を得ることができ、汚れがないことを確認できた。
【００２９】
【比較例１】
製造例１の樹脂の代わりにポリプロピレン樹脂３Ｋｇを使用する以外は実施例１と同様の条件にて洗浄を行った。
約１４分経過後にほぼ着色が観察されなくなった。このときまでに吐出された樹脂量は約４１４ｇであった。
洗浄作業後、スクリューを抜き出したところ、黒色に着色した樹脂が残留付着していた。この残留付着物をスクリューが傷つかないように除去するため、グラインダーにバフを取り付け、高速回転にて摩擦除去を行った。
また、除去作業に時間がかかるとスクリューの温度が低下し、より除去が困難な状況となるとともに、洗浄後の製造再開のための昇温にも時間がかかることとなり、全体的な時間損失が大きくなる。
【００３０】
【比較例２】
製造例１の樹脂の代わりに、製造例４の樹脂を使用する以外は実施例１と同様の条件にて洗浄を行った。
しかしながら、製造例４の樹脂ではスクリューへの食い込みが甘く、樹脂が吐出しなかったためにクリーニング作業を中止した。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、熱可塑性樹脂にアミノ系樹脂粉体、特にメラミン系樹脂粉体と未加硫の合成ゴム又は天然ゴムを添加し押出洗浄することで、スクリューやシリンダー内壁面に傷をつけることなく効果的に焼けた樹脂や炭化物を除去できるため、成形機の洗浄に費やす作業負担、作業時間を大幅に軽減できるものである。

Claims (10)

1. 熱可塑性樹脂１００重量部に対して、アミノ系樹脂粉体を１〜１５０重量部、未加硫の合成ゴム又は天然ゴムを１〜２５０重量部配合したことを特徴とする洗浄用熱可塑性樹脂組成物。
2. アミノ系樹脂粉体の配合量が１〜５０重量部であることを特徴とする請求項１記載の洗浄用熱可塑性樹脂組成物。
3. アミノ系樹脂粉体の粒子径が１〜１０００μｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の洗浄用熱可塑性樹脂組成物。
4. アミノ系樹脂粉体の粒子径が１〜３５０μｍの範囲であることを特徴とする請求項３記載の洗浄用熱可塑性樹脂組成物。
5. アミノ系樹脂粉体の粒子径が３５０〜１０００μｍの範囲であることを特徴とする請求項３記載の洗浄用熱可塑性樹脂組成物。
6. アミノ系樹脂粉体がメラミン系樹脂粉体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の洗浄用熱可塑性樹脂組成物。
7. アミノ系樹脂粉体が硬化成形物の再破砕物であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の洗浄用熱可塑性樹脂組成物。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の洗浄用熱可塑性樹脂組成物がペレット状であることを特徴とするペレット状の洗浄用熱可塑性樹脂組成物。
9. 洗浄用熱可塑性樹脂組成物が熱可塑性樹脂１００重量部に対して、滑剤０．１〜１０重量部を含有してなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の洗浄用熱可塑性樹脂組成物。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の洗浄用熱可塑性樹脂組成物を熱可塑性樹脂加工成形機の洗浄に用いることを特徴とする熱可塑性樹脂加工成形機の洗浄方法。