JP2010125663A - 洗浄剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリカーボネートを扱った成形機や、次に使用する樹脂がポリカーボネートである成形機を洗浄する場合、市販の洗浄剤を使用しても、洗浄力が充分でなくて多量の洗浄剤及び/又は長時間を要したり、洗浄剤が成形機内に残留してしまったりする。このため、ポリカーボネート(A)100重量部、珪酸塩化合物(B)0.1〜100重量部、有機酸及び/又は有機酸誘導体(C)0.001〜10重量部を含有し、洗浄温度条件でガス状である物質を含有する洗浄剤により成形機を洗浄する。
【選択図】なし
Description
従来、残留物を成形機内から除去するため、人手により成形機の分解掃除をする方法、成形機を停止せずにそのまま次に使用する成形材料を成形機に充填し、これにより残留物を徐々に置換して行く方法、洗浄剤を用いる方法が実施されている。
本発明者は既に、洗浄性能・易置換性ともに優れる洗浄剤として、熱可塑性樹脂と熱可塑性超高分子よりなる洗浄剤(特許文献1)、及び熱可塑性樹脂、水分及びウォラストナイトを含有する洗浄剤(特許文献2)を提案している。
しかしながら、次に使用する樹脂がポリカーボネートの場合には次のような課題がある。
ポリカーボネートは透明性、耐熱性、耐衝撃性に優れていることから、様々な樹脂加工品に使用されている。加工には押出成形機や射出成形機が使用されるが、シルバー、フラッシュ等の外観不良を防止するため、一般に成形の前に予備乾燥し、樹脂中の水分を極力取り除いた状態で成形される。また、特にポリカーボネートは、水分を過剰に含んでいると成形中に加水分解が促進され物性低下を起こすことから、予備乾燥は必須の操作である。
洗浄操作では、当然のことながら、樹脂粘度が高いほうが洗浄効率は一般的に高い。しかし、水分を含んだ状態で洗浄操作を行うと、ポリカーボネートは分子量低下を起こしてしまうので、洗浄効率は低下する傾向にある。本発明者の検討によると、ポリカーボネートの洗浄操作において、未乾燥のポリカーボネートで洗浄した場合、多量の樹脂が必要となるのは、このような乾燥操作を省いていることも1つの原因である。ポリスチレンやスチレン−アクリロニトリル共重合体を洗浄に使用する場合であれば、水分を含有するようにすることで、洗浄性を改善する方法も開示されているが、前述のような加水分解しにくい樹脂に限って適用できる方法であって、ポリカーボネートに適用できるものではない。
加えて、次に使用する樹脂、ナチュラル色の樹脂、およびリワーク材のような樹脂で洗浄する場合、多量の樹脂置換が必要となるばかりでなく、前の樹脂が完全に置換され難いという問題がある。そのため、加工機内に残存した樹脂が樹脂劣化物となって加工機内に蓄積し、成形の過程で製品中に混入するという問題も起こし易い。
本発明は、下記[1]〜[6]に示すとおりの洗浄剤である。
[1] ポリカーボネート(A)100重量部、珪酸塩化合物(B)0.1〜100重量部、有機酸及び/又は有機酸誘導体(C)0.001〜10重量部を含有する洗浄剤。
[2] 発泡倍率が1.05〜2の範囲である[1]に記載の洗浄剤。
[3] 洗浄温度条件でガス状である物質(D)を含有することを特徴とする[1]又は[2]に記載の洗浄剤。
[4] 前記珪酸塩化合物(B)及び前記有機酸及び/又は有機酸誘導体(C)の混合物のpH値が5〜8である請求項1〜3のいずれかに記載の洗浄剤。
[5] 前記洗浄温度でガス状である物質(D)が水である[3]に記載の洗浄剤。
[6] 水含有量が0.01〜2質量%である[5]に記載の洗浄剤。
[1] 洗浄剤
(1) ポリカーボネート(A)
ポリカーボネート(A)をベースとする洗浄剤は、ポリカーボネートを扱った成形機及び/又はポリカーボネートを成形する前の成形機の洗浄に好適である。
ポリカーボネート(A)は、下記式(1)で表される繰り返し単位からなる主鎖を有する。
ポリカーボネート(A)は、三価以上の芳香族残基を分岐点とする分岐構造を有していても良い。
フェノール性水酸基末端と他の末端との比率は、特に限定されないが、優れた機械的強度や耐熱安定性を得る観点からは、フェノール性水酸基末端の比率が全末端基数の20%以上であることが好ましく、20〜80%の範囲にあることが更に好ましい。フェノール性末端基の比率が全末端基数の80%を超えると、溶融時の熱安定性が若干低下する傾向にある。
フェノール性水酸基末端量の測定方法は、一般にNMRを用いて測定する方法(NMR法)や、チタンを用いて測定する方法(チタン法)や、UVもしくはIRを用いて測定する方法(UV法もしくはIR法)で求めることができる。
ポリカーボネートの重量平均分子量(Mw)の測定は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)を用いて行い、測定条件は以下の通りである。すなわち、テトラヒドロフランを溶媒とし、ポリスチレンゲルを使用し、標準単分散ポリスチレンの構成曲線から下式による換算分子量較正曲線を用いて求められる。
MPC=0.3591MPS 1.0388
(MPCはポリカーボネートの重量平均分子量、MPSはポリスチレンの重量平均分子量)
好ましいポリカーボネートとしては、2価フェノール(芳香族ジヒドロキシ化合物)と炭酸ジエステルとからエステル交換法にて製造された実質的に塩素原子を含まないポリカーボネートがあげられる。
異なる構造や分子量の2種以上の異なるポリカーボネートを組み合わせて成分(A)として使用することも可能である。
ポリカーボネート(A)以外の熱可塑性樹脂を使用する場合、その配合量は、ポリカーボネート100重量部に対して、好ましくは100重量部以下、より好ましくは50重量部以下、さらに好ましくは30重量部以下、特に好ましくは20重量部以下である。
珪酸塩化合物(B)とは、金属酸化物成分とSiO2成分とからなる珪酸塩化合物であり、天然物および人工合成物のいずれも使用することができる。珪酸塩化合物(B)は、洗浄剤の使用時に成形機内部に残っている樹脂を物理的に掻き落とす働きをすると考えられる。従って、珪酸塩化合物(B)を含有する洗浄剤は、含有しないものと比較して高い洗浄効果を示す。
好ましい珪酸塩化合物(B)は、実質的に下記式(8)で示されるものである。
xMO・ySiO2・zH2O (8)
(ここでx及びyは自然数を表し、zは0以上の整数を表し、MOは金属酸化物成分を表し、複数の金属酸化物成分であってもよい。)
好ましい金属酸化物MOは、CaO又はMgOのいずれかを実質的に含むものである。更に好ましいものは金属酸化物MOが、CaOおよびMgOから選択される少なくとも1種の成分から実質的になる場合であり、特に好ましいものはMgOから実質的になる場合である。
珪酸塩化合物(B)の形状は特に限定されず、任意の形状(板状、針状、粒状、繊維状等)でよいが、板状、針状のものが好ましく、中でも特に、板状のものが特に好ましい。
ここで本明細書中、「板状」の珪酸塩化合物(B)とは、平均粒子径を(a)、厚みを(c)とした場合に、a/c比が5〜500、好ましくは10〜300、更に好ましくは20〜200である形状のものである。「針状」の珪酸塩化合物(B)とは、長軸方向の平均粒子径を(a)、単軸方向の平均粒子径を(c)とした場合に、a/c比が5〜500、好ましくは10〜300、更に好ましくは20〜200である形状のものである。
タルクは、層状構造を持つ含水ケイ酸マグネシウムであり、化学式4SiO2・3MgO・H2Oで表され、通常、SiO2 約63 質量%、MgO 約32%、H2O 約5質量%、その他Fe2O3、CaO、Al2O3などを含有しており、比重は約2.7である。
タルクとして、焼成タルクや、塩酸や硫酸等の酸で洗浄して不純物を除いたタルク、等も好ましく使用することができる。さらに、シランカップリング剤やチタネートカップリング剤等で表面疎水性処理を行ったタルクも使用することができる。
マイカはシランカップリング剤やチタネートカップリング剤等で表面疎水性処理されていてもよい。
珪酸塩化合物(B)の平均粒子径は、レーザー回折法により(例えば、島津製作所製SALD−2000を使用して)を求める。
珪酸塩化合物(B)の使用量は、ポリカーボネート(A)100重量部に対して0.1〜100重量部であり、0.5〜50重量部が好ましく、1〜40重量部がより好ましく、2〜30重量部が更に好ましく、3〜20重量部が特に好ましい。
有機酸及び/又は有機酸誘導体(C)は、具体的には、有機酸、及び/又は有機酸エステル、有機酸無水物から選ばれる有機酸誘導体を挙げることができる。これらは低分子化合物のみならず、オリゴマー状あるいはポリマー状のものを使用することができ、また二種以上を含有しても良い。
「有機酸」とは、−SO3H基、−COOH基、−POH基からなる群から選ばれる基を分子構造中に少なくとも1つ含む有機化合物、すなわち、有機スルホン酸、有機カルボン酸、有機リン酸であり、これらの中でも有機スルホン酸、有機カルボン酸が好ましく、特に、有機スルホン酸が好ましい。
有機酸及び/又は有機酸誘導体(C)のうち、好ましく使用することができる有機スルホン酸として、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ジイソプロピルナフタレンスルホン酸、ジイソブチルナフタレンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、等の芳香族スルホン酸、炭素数8〜18の脂肪族スルホン酸、スルホン化ポリスチレン、アクリル酸メチル・スルホン化スチレン共重合体等のポリマーまたはオリゴマー状の有機スルホン酸を挙げることができる。
特に、有機酸及び/又は有機酸誘導体(C)の配合量(重量部数)は、珪酸塩化合物(B)と有機酸及び/又は有機酸誘導体(C)とからなる混合物をJIS−K5101に基づいてpH値を測定した場合に、該混合物のpH値が5〜8なる重量部数である場合が好ましく、6〜7.5となる場合がより好ましく、6.5〜7.5となる場合が更に好ましい。pH値が5〜8の範囲であり、かつ7に近いほど成分(A)の分子量低下が抑制され洗浄効果が高くなるので好ましい。
成分(B)がタルク(日本タルク株式会社製「ミクロエースP−3」)、成分(C)がp−トルエンスルホン酸(和光純薬工業株式会社製)の場合、成分(B)100重量部に対して成分(C)0.5〜4重量部の範囲で、pH値が5〜8の範囲になるので好ましい。また、好ましい配合比率の例を表1に示す。
成分(C)−1:p−トルエンスルホン酸(和光純薬工業株式会社製)
成分(C)−2:フタル酸(和光純薬工業株式会社製)
成分(C)−3:マレイン酸(和光純薬工業株式会社製)
成分(C)−4:リン酸(和光純薬工業株式会社製)
成分(C)の最も好ましい配合量は、成分(B)と成分(C)のそれぞれのpH値や、配合部数、形状等の因子により変化する。例えば、成分(B)の種類や粒径、および成分(C)の種類により、同じ配合比率でも混合物のpH値が異なることがあるため、表1に示すように成分(B)と成分(C)の組み合わせによって好ましいpH値範囲になるよう配合比率を調整するのが好ましい。
特定の洗浄剤に含まれる珪酸塩化合物(B)と有機酸及び/又は有機酸誘導体(C)の混合物のpHは、直接的には求めることができない。従って、洗浄剤中から溶媒による抽出、分離、再沈殿等の手法により各成分の含有量を求め、必要であれば各成分をガスクロマトグラフィー、NMR法、赤外分光法等により特定し、これらの混合物の含有比率を求め、当該比率の混合物を別途調製してpHを測定することも可能である。
成分(D)は、洗浄時の温度条件でガス状となる物質であり、水分が好ましく使用できる。
洗浄剤が水分を含有すると、成形機内で水分が蒸気となることで洗浄剤が発泡し、成形機内の残留物に密着しやすくなり、残留物の引き剥しに有効に作用する。水分を含有させる方法として、例えば(a) 洗浄剤を構成する樹脂の吸湿性を利用して吸着させておく方法、(b) 洗浄剤を構成する樹脂を多孔質として内部に水を封じ込めることで、洗浄剤の投入時に水が外部に離脱しないようにしておく方法が挙げられる。組成物中の水含有量が0.01〜2質量%の範囲が好ましい。水分量が0.01質量%未満では水分を含有させた効果が十分でなく、2質量%を越えると洗浄操作が機械的に困難である。
発泡倍率=(未乾燥で排出された比重)/(乾燥後に排出された比重)・・・(1)
比重は洗浄時に射出成形機のノズルから排出された洗浄剤が常温で固化したものを測定した値である。比重は未乾燥、および120℃、4時間の条件で乾燥し、それぞれの条件にて測定することができる。例えば、水分の含有量をポリカーボネート(A) に対して200wtppm〜20000wtppmにすることにより、発泡倍率1.05〜2にすることができる。発泡倍率が1.05〜2の範囲である洗浄剤を使って成形機を洗浄すると、成形機内で加熱された洗浄剤に含まれる気体が膨らんで機内の内圧が高まるため、洗浄剤が内壁に押し付けられて、内壁に付着している樹脂を剥し易く、高い洗浄効果を期待できる。
洗浄剤は、必要に応じて、難燃剤、滴下防止剤、染顔料、熱安定剤、紫外線吸収剤、蛍光増白剤、滑剤、加工助剤、分散剤、離型剤、増粘剤、酸化防止剤、帯電防止剤、発泡剤を含有してもよい。
本発明の洗浄剤は、押出機等の溶融混練装置を用いて溶融混練することにより得ることが出来る。
成分(B)、成分(C)は成分(A)と一緒に予備混合した後、押出機に投入してもよいが、予め成分(B)、成分(C)とを混合した混合物を、成分(A)とは別々の供給機により押出機に投入することで、成分(B)、成分(C)の供給安定性、成分(B)の飛散防止、および樹脂組成物の溶融安定性を向上することができるので好ましい。
また成分(B)、成分(C)の混合物は、成分(A)と同一の供給位置へ供給して溶融混練しても、押出機途中から供給してもよい。
各成分を溶融混錬する際のシリンダー設定温度は320℃以下に設定することが好ましく、310℃以下がより好ましく、300℃以下が更に好ましく、290℃以下が特に好ましい。溶融樹脂の滞留時間はできるだけ短くすることが望ましい。
洗浄剤を成形機に投入して、成形機をほぼ通常通り作動させることで洗浄効果を奏し、射出成形機、押出成形機に対して特に有効である。射出成形機や押出成形機と同様に樹脂を加熱溶融させて混練するシリンダー部を有する装置であれば広く使用することができる。
実施例あるいは比較例においては、以下の成分を使用し、樹脂組成物を製造した。
1.成分(A):
(A−1)ポリカーボネート
ビスフェノールAとジフェニルカーボネートから、溶融エステル交換法により製造された、ビスフェノールA系ポリカーボネート。
台湾国旭美化成(股)有限公司製「ワンダーライトPC−110(登録商標)」
2.成分(B): 珪酸塩化合物(タルク)
日本タルク株式会社製「ミクロエースP−3(登録商標)」)
3.成分(C): 有機酸
p−トルエンスルホン酸(和光純薬工業株式会社製)
4.成分(D): 水
各成分を表1に示す量(単位は重量部)で二軸押出機を用いて溶融混練して洗浄剤を得た。
成分(B)、成分(C)は予めスーパーミキサーを用いて3分間予備混合を行って混合物とした。
実施例1〜2、及び比較例1〜4において、成分(B)、成分(C)、およびこれらの混合物をJIS−K5101に基づき、次の操作によってpH値を測定した。各成分を精秤し、純水100mlに加えた。成分(B)については純水に分散しない場合はエタノールを10ml加えた後、純水90mlを加えた。この溶液を約5分間煮沸し、減量分の純水を補い放冷したものをpH測定液とした。pH値を測定した結果、表2に示すとおりであった。
溶融混練された樹脂組成物はストランド状に押出し、ペレタイズした。
得られたペレットをJIS−K7209に基づき、京都電子工業(株)製MKC−210、及び水分気化装置を測定器として使用し、ペレット0.2g程度を230℃に設定した水分気化装置に投入して、水分量を測定した。結果を表2に示す。
未乾燥のペレットに、水を10000wtppm混合した以外、実施例1と同様にして洗浄剤を製造した。
また、射出成形機(名機製作所製M−200B)により、ペレタイズされた未乾燥、および乾燥後のペレットを使用し、以下の評価を実施した。乾燥条件は120℃、4時間とした。
(1)洗浄性
黒色に着色されたポリカーボネート(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製ML300)を射出成形機に1kg投入してパージを実施した後、洗浄した際にノズルから排出される樹脂組成物の色調を目視にて観察することにより、洗浄が完了するまで樹脂組成物を排出し、排出された樹脂量を天秤で測定した。
(1)の洗浄性の評価後、透明ポリカーボネート(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製ML400R)を射出成形機に投入し、ノズルから排出される透明ポリカーボネートの色調が完全に透明になるまで目視にて観察し、排出された透明ポリカーボネートを天秤で測定した。
(3)発泡倍率
(1)で排出された樹脂組成物の比重を測定し、発泡倍率を以下の計算式(1)により求めた。
発泡倍率=(未乾燥で排出された比重)/(乾燥後に排出された比重)・・・(1)
p−トルエンスルホン酸の配合量をポリカーボネート100質量部に対して、0.15質量部とした以外実施例1と同様にして洗浄剤を製造した。
水分量は、1520 wtppmであった。
p−トルエンスルホン酸の配合量をポリカーボネート100質量部に対して、0.005質量部とした以外実施例1と同様にして洗浄剤を製造した。
水分量は、1490 wtppmであった。
各実施例のpH、洗浄性及び残留性を表2に示す。
ポリカーボネート100質量部に対するタルク及び/又はp−トルエンスルホン酸の配合量を表3に示すとおりとした以外実施例1と同様にして、洗浄剤を製造した。
各比較例の水分量、pH、洗浄性及び残留性を表3に併せて示す。
Claims (6)
- ポリカーボネート(A)100重量部、珪酸塩化合物(B)0.1〜100重量部並びに有機酸及び/又は有機酸誘導体(C)0.001〜10重量部を含有する洗浄剤。
- 発泡倍率が1.05〜2である請求項1に記載の洗浄剤。
- 洗浄温度でガス状である物質(D)を含有する請求項1又は2に記載の洗浄剤。
- 前記珪酸塩化合物(B)並びに前記有機酸及び/又は有機酸誘導体(C)の混合物のpH値が5〜8である請求項1〜3のいずれかに記載の洗浄剤。
- 前記洗浄温度でガス状である物質(D)が水である請求項3に記載の洗浄剤。
- 水含有量が0.01〜2質量%である請求項5に記載の洗浄剤。
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