JP2005179604A

JP2005179604A - 研磨材及び成形機金属部品の再生方法

Info

Publication number: JP2005179604A
Application number: JP2003425947A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Mochizuki; 正俊望月
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】樹脂や劣化物が付着した成形機金属部品を再生する研磨材及びそれを使用した成形機金属部品の再生方法を提供する。
【解決手段】３４〜９２．５重量％、及びガラス繊維、ガラスビーズ、ガラスフレーク、炭素繊維、チタン酸カリウム、炭酸カルシウムおよびタルクからなる群から選ばれた少なくとも一種の充填剤６６〜７．５重量％（ここで両者の合計は１００重量％）からなる樹脂組成物の成形物の粒子からなり、該粒子の最大辺の長さ又は相当直径が０．３〜１．５ｍｍである研磨材。
【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂及び充填剤からなる樹脂組成物を成形してなる研磨材、特に樹脂成形時に副次的に発生する粒子を有効利用した研磨材、及び、該研磨材を使用して樹脂・劣化物が付着した成形機金属部品を研磨処理する再生方法に関する。

従来、樹脂を加工するための押出機、射出成形機、圧縮成形機などの成形機では、長時間使用すると、成形機金属部品に樹脂や樹脂に起因する劣化物（樹脂・劣化物という。）を主体とする汚れが付着するため、成形品の形状が劣ったり、表面に傷を生じたり、変色物等が付着したりするので、定期的に清掃する必要がある。
例えば、押出機のダイ、クラウン（ダイとダイホルダーのコネクタ）、ブレーカープレート（押出機のシリンダー先端に設けられる蜂の巣状の板）等の成形機金属部品の清掃は、洗浄炉中で蒸焼きにして樹脂・劣化物を炭化処理し、重曹粉末などをエアーと共に噴射するブラスト処理によって炭化物を除去した後、ワイヤーブラシによって仕上げ清掃をし、水洗処理等しているが、このように清掃には多くの工程を要している。

さらに成形用樹脂が、液晶ポリマーやポリフェニレンサルファイドなどの高融点の樹脂では、洗浄炉では炉内温度が低いために、樹脂・劣化物を炭化しきれず、さらにガスバーナーで焼却している為、成形機金属部品の変形や破損が発生する危険がある。

また、重曹粉末などの水溶性粉末を用いてブラスト処理した場合には、水洗処理が行われるため、対象物が充分に冷えてからでないと作業できなかったり、錆が発生しやすいという問題がある。さらにダイやブレーカープレートの多数の小孔の中までは清掃しきれず、ワイヤーブラシを使用して仕上げ清掃が必要であり、清掃目が残ったり、ワイヤーが千切れて残留すると、異物混入などの原因になる。

樹脂及び充填剤からなる樹脂組成物を成形してなる研磨材に関しては、合成樹脂１００重量部にケイ砂５〜４０重量部を混合し、硬化、粉砕してなる合成樹脂研磨材が知られている（例えば特許文献１参照）。
ただし、この研磨材は成形機金属部品のブラスト用ではなく、樹脂成形品のバリ取り用である。

また、特開平１−２１０１３３号公報にはブラストによる金型の成形方法が開示されている。しかしこの方法は、アルミナのような硬い研磨材を使用して、金型の表面硬化処理層を除去する方法である（例えば特許文献２参照）。

特開昭６１−１５２３７２号公報（請求項１、第２頁右下欄第１０−１９行、第５頁左下欄第１７−２０行）特開平１−２１０１３３号公報（請求項１、段落［作用］の欄）

本発明の目的は、研磨材、特に樹脂成形時に副次的に発生する粒子を有効利用した研磨材、及び、樹脂・劣化物が付着した成形機金属部品を再生する方法を提供する。

本発明者らは、ポリフェニレンサルファイドにガラス繊維及び／又はガラスビーズを混合した樹脂組成物をストランドに押出し、冷却してペレット化する工程で副生した粒子を使用して、樹脂・劣化物が付着した成形機金属部品をエアーブラスト処理することにより、かかる問題点を解決し得ることを見い出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発の第１は、熱可塑性樹脂３４〜９２．５重量％、及びガラス繊維、ガラスビーズ、ガラスフレーク、炭素繊維、チタン酸カリウム、炭酸カルシウムおよびタルクからなる群から選ばれた少なくとも一種の充填剤６６〜７．５重量％（ここで両者の合計は１００重量％）からなる樹脂組成物の成形物の粒子からなり、該粒子の最大辺の長さ又は相当直径が０．３〜１．５ｍｍである研磨材を提供する。
本発の第２は、熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレート、液晶ポリマーおよびポリアセタールからなる群から選ばれた少なくとも一種である本発の第１に記載の研磨材を提供する。
本発の第３は、研磨材の粒子形状が、多角形又はくさび形である本発の第１又は２に記載の研磨材を提供する。
本発の第４は、研磨材が本発の第１に記載の樹脂組成物の成形時に副次的に発生する粒子である本発の第１〜３のいずれか１項に記載の研磨材を提供する。
本発の第５は、樹脂成形後に、樹脂、劣化物が付着した成形機金属部品を、本発の第１〜４のいずれか１項に記載の研磨材を使用して、研磨処理する成形機金属部品の再生方法を提供する。
本発の第６は、研磨処理がブラスト式処理、インペラー式処理又はバレル式処理である本発の第５に記載の再生方法を提供する。
本発の第７は、成形機金属部品が、押出機ダイ、クラウン、ブレーカープレート、スクリューエレメント、ボルト、フード類、ベントスリーブ又は閉止栓である本発の第５又は６に記載の再生方法を提供する。
本発の第８は、成形機金属部品を加熱して樹脂、劣化物を炭化後、研磨処理する本発の第５〜７のいずれか１項に記載の再生方法を提供する。
本発の第９は、成形機金属部品の加熱を４８０〜５５０℃で行う本発の第８に記載の再生方法を提供する。
本発の第１０は、ブラシによる清掃の不要な本発の第７〜９のいずれかに記載の再生方法を提供する。
本発の第１１は、成形用樹脂組成物と研磨材が、同じ種類の樹脂及び充填剤からなる本発の第７〜１０のいずれかに記載の再生方法を提供する。

本発明によれば、研磨材、及びそれを使用して、樹脂・劣化物が付着した成形機金属部品を再生することができる。特に、成形機金属部品をバーナー等を使用して高温で炭化させてからブラスト処理する必要がなくなり、該金属部品を変形させたり劣化させることなく、且つ経済的に再生処理できる。

本発明の研磨材に使用する樹脂は、熱可塑性樹脂であり、好ましくは融点１６０〜３７０℃の樹脂である。
熱可塑性樹脂としては、結晶性樹脂でも非結晶性樹脂でもよく、汎用樹脂、エンジニアリング樹脂、その他、又はこれらの混合物が挙げられる。
汎用樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ−４−メチル−ペンテン−１、ポリ環状オレフィン等のポリオレフィン、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、（メタ）アクリル樹脂、セルロース系樹脂、エラストマー等が挙げられる。
エンジニアリング樹脂としては、ナイロン６、同６，６、同１２、同６，１２のような各種脂肪族ポリアミドまたは芳香族ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、のような芳香族ポリエステル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＯ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）のようなポリアリーレンスルフィド（ＰＡＳ）、ポリスルフォン（ＰＳu）、ポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリエステルや液晶ポリアミドなどの液晶ポリマー（ＬＣＰ）、又はこれらの混合物が挙げられる。
その他、脂肪族ジカルボン酸、脂肪族ジオール、脂肪族ヒドロキシカルボン酸もしくはその環状化合物からの脂肪族ポリエステル、さらにはこれらがジイソシアネートなどにより分子量が増加した脂肪族ポリエステル等の生分解性樹脂などであってもよい。

本発明の研磨材に使用する充填剤は、無機系充填剤である。
また、配合時の充填剤の形状としては、特に好ましくは制限はなく、針状、板状、フレーク状、球状、角状等が挙げられる。
配合時の充填剤の大きさは、最大辺の長さ又は相当直径が０．３〜１．５ｍｍの範囲が好ましい。通常、充填剤は組成物を調製する際の剪断力等により配合時よりも小さくなる。

無機系充填剤としては、軽質炭酸カルシウム、重質ないし微粉化炭酸カルシウム、特殊カルシウム系充填剤などの炭酸カルシウム；霞石閃長岩；モンモリロナイト、ベントナイト等のクレー、焼成クレー、シラン改質クレーなどのクレー(ケイ酸アルミニウム粉末)；タルク；溶融シリカ、結晶シリカなどのシリカ(二酸化ケイ素)粉末；ケイ藻土、ケイ砂などのケイ酸含有化合物；軽石粉、スレート粉、マイカ、雲母粉、アスベストなどの天然鉱物、及びその粉砕品；アルミナ、アルミナコロイド(アルミナゾル)、アルミナ・ホワイト、硫酸アルミニウムなどのアルミナ含有化合物；硫酸バリウム、リトポン、硫酸カルシウム、二硫化モリブデン、グラファイト(黒鉛)などの鉱物；ガラスビーズ、ガラスフレーク、発泡ガラスビーズなどのガラス系フィラー；フライアッシュ球、火山ガラス中空体、軽石バルーン、合成無機中空体、炭素中空球；無煙炭粉末、人造氷晶石(クリオライト)、酸化チタン、酸化マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム、ドロマイト、亜硫酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、アルミニウム粉、硫化モリブデン、チタン酸カリウム、単結晶チタン酸カリ、チタン酸カリウィスカー、シリコンカーバイドウィスカー、グラファイトウィスカー、窒化シリコンウィスカー、アルミナ−酸化ホウ素ウィスカー、酸化亜鉛ウィスカー；ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、アモルファス繊維、シリコン・チタン・炭素系繊維；又はこれらの混合物が挙げられる。

本発明の研磨材は、上記樹脂３４〜９２．５重量％及び充填剤６６〜７．５重量％、好ましくは樹脂が４０〜７０重量％及び充填剤が６０〜３０重量％（両者の合計は１００重量％）からなる。
研磨材中の充填剤が上記範囲より少なすぎると研磨効果が小さくなり、多すぎると摩耗をひき起こし、研磨効果が大きくなりすぎる。

本発明の研磨材は、研磨材の粒子形状が、多角形、くさび形又は金平糖形等の、少なくとも一隅が４５度以下の角を持つ形状である。
本発明の研磨材の大きさは、最大辺の長さ又は相当直径が０．３〜１．５ｍｍ、好ましくは０．５〜１．０ｍｍである。
研磨材中の充填剤の形状としては、多角形、くさび形、針状、板状、フレーク状、球状、角状等が挙げられる。
研磨材中の充填剤は表面に露出していることが好ましい。

本発明の研磨材としては、樹脂成形時に副次的に発生する粒子や格外品やメヤニ等のメーカー側廃棄物やユーザーからの使用後回収品等の粉砕物等が好ましく有効利用できる。
副次的に発生する粒子としては、上記樹脂及び充填剤からなる組成物を押出機でストランドとして押出す工程、該ストランドをペレタイザーでペレット化する工程、サイクロンやバグフィルターなどで分離回収する工程等で発生する粒子等が利用できる。

本発明では、上記研磨材を使用して、樹脂成形を行った後に、樹脂・劣化物が付着した成形機金属部品を再生できる。
成形機金属部品としては、押出機ダイ、クラウン、ブレーカープレート、スクリューエレメント、ボルト、フード類、ベントスリーブ又は止栓、射出成形金型が挙げられる。

成形機金属部品を再生する方法としては、単に上記研磨材を使用して、再生してもよいし、前処理をした後、上記研磨材を使用して処理を行ってもよいし、必要に応じてさらに後処理を行ってもよい。

上記研磨材を使用して、研磨処理する方式としては、ブラスト式、インペラー式、バレル式等が挙げられ、これらは組み合わせて使用してもよい。
ブラスト方式にはサクション式と直圧式があるが、炭化物の付着状況に応じて、洗浄効果の高い直圧式を使用してもよい。

前処理としては、成形機金属部品の加熱による樹脂・劣化物の炭化などが挙げられる。
本発明の特徴は、成形機金属部品の加熱を５００〜５８０℃、好ましくは５３０〜５５０℃で行うことである。
加熱手段としては、特に制限はなく、電気炉やガス炉などが挙げられる。これらの炉を使用すると、成形機金属部品の均等な加熱、炭化が好ましく行われ、成形機金属部品の変形や破損を防止することができて寿命が延びる。
これにより、バーナー等を使用した場合の高温炭化させることによる成形機金属部品の変形や劣化を避けることが可能である。

後処理としては、水洗やブラシによる清掃などが挙げられるが、本発明によれば、通常は、後処理が不要である特徴がある。

成形用樹脂組成物と研磨材は同じでも、異なっていてもよいが、特に、成形用樹脂組成物と研磨材が、同じ種類の樹脂及び充填剤からなる場合には、清掃効果も高く且つ研磨材が残留した場合の不具合が生じにくい。

（実施例）
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例／比較例の１）
樹脂の押出に長時間使用して、樹脂・劣化物による汚れが付いた１枚のブレーカープレートを、ガス炉で４８０℃、４時間、炭化処理を行った後、テストのため、室温に冷却後、ほぼ３分割してマスキングし、下記３種類の研磨材により、各分割部分を、３０秒間研磨処理した。

研磨材
（１）ガラスビーズ研磨材（φ５０μｍ）
（２）樹脂製研磨材：ポリプラス＃４０〜６０（不二製作所製）
（３）本発明の研磨材１（ポリフェニレンサルファイド４０重量％＋ガラスビーズ６０重量％（両者の合計１００重量％）の組成物のストランド押出工程で発生した粒子の６００μｍ目開篩い通過品で粒子の最大辺の長さ又は相当直径が０．３〜１．５ｍｍの範囲にあり、粒子形状はくさび形。）

ブラスト装置：不二製作所製、PNEUMA-BLASTER FD型
使用空気：０．５ＭＰａ×１．０ｍ³/分

ブレーカープレート表面の仕上がり状態を目視で確認した結果を表１に示す。

この結果、ガラスビーズ研磨材では短時間で広い面積を処理出来るが、ブレーカープレートが、本来表面に必要な酸化皮膜も除去されてしまい、表面が摩耗してしまうことが判った。
樹脂製研磨材ポリプラス＃４０〜６０では、必要な酸化皮膜は除去されることなく、樹脂・劣化物による汚れだけが除去され、研磨結果は良好であったが、処理時間が３０秒では不足であり、さらに若干長い処理時間を必要とした。
本発明の研磨材１を使用した場合は、表面仕上げ状態はガラスビーズと樹脂研磨材ポリプラス＃４０〜６０との中間の仕上がり状態であるが、必要な酸化皮膜は除去されることなく、短時間で、広い面積を処理できた。

（実施例／比較例の２）
研磨材として、下記のものを使用し、長時間使用して、樹脂・劣化物による汚れが付いた１枚のエアーシャワーダイを、ダイ本体とノズルカバー部分に分離して、ガス炉で４８０℃、４時間、炭化処理を行った後、テストのため、室温に冷却後、ほぼ３分割してマスキングし、前記実施例／比較例の１と同じブラスト装置及び空気を使用して、下記３種類の研磨材により、各分割部分を、３０秒間研磨処理した。
研磨材
（１）セラミック研磨材：フジランダムＡ＃１００（不二製作所製）
（２）樹脂製研磨材：ポリプラス＃４０〜６０（不二製作所製）
（３）本発明の研磨材２（ポリフェニレンサルファイド４０重量％＋ガラスビーズ２０重量％＋ガラス繊維４０重量％（三者の合計１００重量％）の組成物のストランド押出工程で発生した粒子、粒子の最大辺の長さ又は相当直径が０．３〜１．５ｍｍの範囲にあり、粒子形状多角形）

この結果、セラミック研磨材では、本来表面に必要な酸化皮膜も除去されてしまい、表面が摩耗してしまうことが判った。
樹脂製研磨材ポリプラス＃４０〜６０では、必要な酸化皮膜は除去されることなく、樹脂・劣化物による汚れだけが除去され、研磨結果は良好であったが、処理時間が３０秒では不足であり、さらに長い処理時間を必要とした。
本発明の研磨材２を使用した場合は、表面仕上げ状態は良好であり、必要な酸化皮膜は除去されることなく、短時間で、広い面積を処理できた。

Claims

熱可塑性樹脂３４〜９２．５重量％、及びガラス繊維、ガラスビーズ、ガラスフレーク、炭素繊維、チタン酸カリウム、炭酸カルシウムおよびタルクからなる群から選ばれた少なくとも一種の充填剤６６〜７．５重量％（ここで両者の合計は１００重量％）からなる樹脂組成物の成形物の粒子からなり、該粒子の最大辺の長さ又は相当直径が０．３〜１．５ｍｍである研磨材。
熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレート、液晶ポリマーおよびポリアセタールからなる群から選ばれた少なくとも一種である請求項１に記載の研磨材。
研磨材の粒子形状が、多角形又はくさび形である請求項１又は２に記載の研磨材。
研磨材が請求項１に記載の樹脂組成物の成形時に副次的に発生する粒子である請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨材。
樹脂成形後に、樹脂、劣化物が付着した成形機金属部品を、請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨材を使用して、研磨処理する成形機金属部品の再生方法。
研磨処理がブラスト式処理、インペラー式処理又はバレル式処理である請求項５に記載の再生方法。
成形機金属部品が、押出機ダイ、クラウン、ブレーカープレート、スクリューエレメント、ボルト、フード類、ベントスリーブ又は閉止栓である請求項５又は６に記載の再生方法。
成形機金属部品を加熱して樹脂、劣化物を炭化後、研磨処理する請求項５〜７のいずれか１項に記載の再生方法。
成形機金属部品の加熱を４８０〜５５０℃で行う請求項８に記載の再生方法。
ブラシによる清掃の不要な請求項７〜９のいずれかに記載の再生方法。
成形用樹脂組成物と研磨材が、同じ種類の樹脂及び充填剤からなる請求項７〜１０のいずれかに記載の再生方法。