JP2015010174A

JP2015010174A - 成形機用洗浄剤

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Publication number: JP2015010174A
Application number: JP2013137001A
Authority: JP
Inventors: 剛志中塚; Tsuyoshi Nakatsuka; 良太松井; Ryota Matsui
Original assignee: Sanyo Kako Co Ltd
Current assignee: Sanyo Kako Co Ltd
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2015-01-19
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: JP5878892B2

Abstract

【課題】射出成形機等の成形機において、前の樹脂や添加剤が装置内に残留していると、コンタミ等による不具合の原因になる。そこで、前の成形が終了した後に洗浄剤を流して、前の樹脂を排出し、また洗浄剤自身は後の成形の樹脂によって排出し、樹脂や添加剤の切り替えを効率的に行なうため、洗浄剤の洗浄力を確保しつつ、自己排出性を高めることを目的とする。【解決手段】熱可塑性樹脂100重量部に対し、無機物を20〜120重量部、フッ素系樹脂を0.3〜3重量部、PEG又はPEOを1〜5重量部含有することを特徴とする成形機用洗浄剤。【選択図】なし

Description

本発明は、射出成形機等の熱可塑性樹脂やゴム材料を溶融して成形する成形機において、色替え、樹脂替えを効率的に行なうための成形機用洗浄剤に関する。

射出成形機や押出機等、熱可塑性樹脂やゴム材料を高温で溶融し、着色剤等の添加剤と共に混練、成形を行なう成形機において、前の成形に用いた樹脂とは別の樹脂、添加剤を用いて連続して次の成形を行なう場合、前の材料が装置内に残留していると、後の成形品にてコンタミ等による物性の低下や、外観不良といった不具合を生じる。

本来ならば、成形終了後に成形機からスクリューを抜き、完全に成形機のシリンダ内部、及びスクリューの清掃を行なうと良いが、これを毎回行なうには時間やコストが多く消費される。通常は次の樹脂で前の樹脂を流す方法をとるが、着色剤や添加剤によっては成形機内に残留し易いものもあり、この成形材料の切り替えの時間を改善すれば作業効率が上がり、コストを抑えることが出来る。

そこで、従来の成形では、前の成形が終了した後に洗浄剤を流して前の樹脂を強く排出し、また洗浄剤自身は後の樹脂によって素早く排出し、樹脂や添加剤の切り替えを効率的に行なう。

従来の成形機用洗浄剤はPP樹脂又はAS樹脂をベース樹脂とし、ガラス繊維を主成分としているものが多い。ガラス繊維の洗浄効果として、その形状から成形機内部にこびり付いた樹脂を削り出す効果を持つ。その反面、ガラス繊維は成形機内部に引っかかり易く、成形機の内部に残留し易いという付着性を有している。他の従来技術にはガラス繊維以外にも、大きさを限定した無機物（特許文献１）、高級脂肪酸とほう酸エステルアニオン界面活性剤（特許文献２）、多価アルコールとアルキレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸金属（特許文献３）、スチレン系熱可塑性エラストマーと超高分子（特許文献４）、フッ素系樹脂とウォラストナイト（特許文献５）の配合等、すでに数多くの発明がなされている。

特開平5-295397号公報特開平8-59905号公報特開2000-119458号公報特開2001-348600号公報特開2004-107433号公報

成形機用洗浄剤はその洗浄力向上のための数多くの開発が行なわれてきた。しかし、その後の洗浄剤の排出に関しての開発は少ない。たとえ洗浄力が高くても、次の作業に使用する樹脂への置換に多くの時間が消費されるようでは洗浄剤を使う意味がなくなってしまう。

本発明の課題は、洗浄力を確保しつつ、自己排出性を高めた成形機用洗浄剤を提供することにある。

本発明は熱可塑性樹脂100重量部に対し、無機物を20〜120重量部、フッ素系樹脂を0.3〜3重量部、PEG又はPEOを1〜5重量部を含有させた洗浄機用洗浄剤である。

ベースとなる熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン樹脂（PP）や、アクリロニトリル−スチレン共重合体（AS）等がある。本研究では特に熱可塑性樹脂のメルトフローレイトが1〜15g/10分（220℃・10kg）（220℃は材料溶融温度、10kgは材料押出荷重）であることを特徴とする。

フッ素系樹脂としてはポリテトラフルオロエチレン樹脂（PTFE）やエチレン−ポリテトラフルオロエチレン共重合体（ETFE）等がある。一般にはフッ素を配合しているものは他の原料との接着性が悪いため、変性して接着性を高めている場合が多い。本発明は変性を行なわず、通常のフッ素系樹脂を使用することを特徴とする。

ポリエチレングリコール（PEG）とポリエチレンオキサイド（PEO）は構造が同じであるが、出発材料のエチレングリコールが脱水縮合して生成されるか、エチレンオキサイドが開環重合するかが本来の差であるが、一般的に分子量によって区別される。つまり、分子量が五万以下のものはPEG、五万以上のものはPEOとされる。本発明は、PEG又はPEOの分子量が1万以上であることを特徴とする。

樹脂洗浄剤に添加する無機物としてガラス繊維や炭酸カルシュウムがある。他にも、ウォラストナイトやガラスビーズ等でも同様の効果が得られる。ただし、使用する無機物はベース樹脂に対して十分に接着性を高めたものでなくてはならない。通常のガラス繊維の場合は表面改質剤等で繊維の表面を改善し、溶融樹脂に対して十分な接着性を示している。接着性が十分でない場合、洗浄時に無機物が装置の中に残留し易く、自己排出性が低下する。

本発明において、特に洗浄の確保と、自己排出性を高めた理由を下記に示す。

洗浄剤において、そのベースとなる熱可塑性樹脂のメルトフレーレイトを１〜15g／10分（220℃・10kg）とする理由は、メルトフローレイトが低いほど成形機内での圧力が大きくなり、より汚れを落とすことが出来る。さらにメルトフローレイトを低くすると洗浄剤を押出機で混練、ペレット化する際、量産性が著しく低下する。よって、洗浄剤のベースとなる熱可塑性樹脂のメルトフローレイトは上記の適度な値を有する必要がある。

熱可塑性樹脂100重量部に対して無機物を20〜120重量部とする理由は、洗浄効果と量産性を確保することにある。無機物が20重量部未満では成形機の内壁への除去能力が不足し、期待する洗浄効果の向上をしない。120重量部超えでは洗浄剤ペレットの製造において、その生産量の低下等の量産性が低くなるため、実用的ではない。

洗浄剤において、無機物と併せてフッ素系樹脂を用いる理由は、無機物が洗浄剤を構成する熱可塑性樹脂に強く接着してそれら全体で樹脂塊を形成するとき、フッ素系樹脂のフッ素に基づく高い溶融張力がこの樹脂塊の全体のまとまりを強化して該樹脂塊を成形機外へまとめて流出させることに寄与し、熱可塑性樹脂の置換性、即ち自己排出性を向上させるところにある。このとき、フッ素系樹脂は変性フッ素系樹脂ではなく、非変性フッ素系樹脂を使用する。これはフッ素系樹脂を変性したときの全体に占めるフッ素の割合が減少することを防ぎ、ひいてはその溶融張力の低下を回避するためである。フッ素系樹脂の含有量を0.3〜3重量部としたのは、0.3重量部未満では熱可塑性樹脂の自己排出性に寄与せず、3重量部を超えても熱可塑性樹脂の自己排出性が向上しないからである。

洗浄剤に含有する無機物として、ガラス繊維又は炭酸カルシュウムを用いることができる。

ガラス繊維は、収束剤によって表面処理されていて活性を有するとき、成形機内スクリュー等への付着性が弱くて好ましい。

炭酸カルシュウムは、粒径が10μm以上、80μm以下であることが好ましい。洗浄剤において、炭酸カルシュウムの粒径が10μm以上、80μm以下とする理由は、一般の炭酸カルシュウム粉末の製造過程における粉砕方法において、上記の粒径が洗浄効果に適した起伏のある形態を構成し、かつ熱可塑性樹脂への添加が容易であるところにある。通常、炭酸カルシュウム粉末の製造方法は、鉱物を採掘した後、選鉱、粉砕する。このとき、長時間又は強力に粉砕するに従って、岩のような塊から、粒径は小さくなり、また形状も平滑化して球状へと粉砕されていく。成形機の洗浄の場合、球状より繊維状や板状等の起伏のある形状の無機物の方が洗浄効果は高い。即ち、製造方法にもよるが、粉砕して製造される炭酸カルシュウムは粒径が10μm以上になる非球形の方が洗浄効果は高くなる。但し80μmを超える粒径の場合、押出機の混練による分散が困難になり、生産量の低下等の量産性が低くなるため、実用的ではない。

但し、粒径10μm未満の炭酸カルシュウムは、粒子形状が球状になって活性を有するものになり、成形機内スクリュー等への付着性が弱くなる点では好ましい。

洗浄剤において、PEG又はPEOを使用する理由は、熱可塑性樹脂の成形機内面への金属接着性を低減し、熱可塑性樹脂の離型性という自己排出性を向上するところにある。一般に熱可塑性樹脂はその平均分子量より低い分子量のものを添加すると溶融粘度は低くなり、その平均分子量より高い分子量のものを添加すると溶融粘度は高くなる。これは熱可塑性樹脂にPEG又はPEOを添加した場合も同様で、PEG又はPEOの分子量が1万以上であれば、熱可塑性樹脂は溶融粘度が同等以上になり、洗浄力が高くなり、分子量が低いと溶融粘度が下がり、洗浄力を低下させる。一方で、熱可塑性樹脂の溶融粘度が下がると、流動性が上がるため、自己排出性は向上する。このとき、熱可塑性樹脂がガラス繊維のように高い洗浄力を付加する無機物を併用する場合は、自己排出性向上を優先して分子量が比較的低く、熱可塑性樹脂の溶融粘度を低くするPEGを使用し、炭カルのように洗浄力が高くない無機物を併用する場合は、洗浄力向上を優先して分子量が比較的高く、熱可塑性樹脂の溶融粘度を高くするPEOを使用すると効果的となる。即ち、PEG又はPEOは熱可塑性樹脂に併用する無機物によって選択される。また、PEG又はPEOは、前の成形で使用した硬い成形材料を柔軟にし、前の成形で使用した成形材料を容易に押出し可能にし、洗浄性を向上する。PEG又はPEOの含有量を1〜5重量部としたのは、1重量部未満では熱可塑性樹脂の自己排出性に寄与せず、5重量部を超える量を含有させても熱可塑性樹脂の自己排出性が向上しないからである。

AS樹脂はSAN-H（テクノポリマー社製）を使用した。低粘度AS樹脂には050SF（ダイセルポリマー社製）を使用した。PP樹脂にはMH4（日本ポリプロ社製）を使用した。ガラス繊維（GF）はECS304A（CPIC社製）を使用した。炭酸カルシュウム（CaCO₃）はNN-200（平均粒径14.8μm：日東粉化工業社製）を使用した。小粒径炭酸カルシュウムにはSS-80（平均粒径2μm：日東粉化工業社製）を使用した。PEOにはアルコックスL-11（分子量110,000：明成化学工業社製）を使用した。PEGは20000P（分子量20,000：三洋化成社製）を使用した。低分子PEGは4000N（分子量3,000：三洋化成社製）を使用した。ETFEとしてR-88AX（旭硝子社製）を使用した。変性ETFEとしてA3000（三菱レイヨン社製）を使用した。PTFEとしてC-300（旭硝子社製）を使用した。表1のMFRは220℃・10kgの条件で、単位はg/10分のベース樹脂単体のメルトフローレイトの結果を示す。

表１に示す組成を二軸押出機にて溶融混練して、ペレット状の洗浄剤組成物を得た。これらの組成物を下記の方法で洗浄性能、自己排出性能の試験を行なった。

試験機には射出成形機（CN-30 NIIGATA社製）を使用した。表１のシリンダ温度（220℃又は280℃）に設定し、表１のPP又はPC（ポリカーボネイト樹脂）の黒着色樹脂を成形機内に流す。この黒着色樹脂を5分間、成形機内に充満させた後、スクリューを回転させてその黒着色樹脂を成形機から流し出した。その後、成形機内に洗浄剤を流し、その洗浄剤に付く黒着色樹脂の色がなくなるまでに流した該洗浄剤の重量（単位：g）を量る。その重量を洗浄性能の指数とした。結果を表１に示す。

自己排出性能に関して、上記の後、スクリューを回転させて余分な洗浄剤を流しだす。その後、表１のシリンダ温度（220℃）に設定し、表１のGPPS（汎用ポリスチレン樹脂）を流し、透明、かつ異物がなくなるまでに流した該洗浄剤の重量（単位：g）を量る。その重量を自己排出性能の指数とした。結果を表１に示す。

（実施例１）
洗浄剤として、メタルフローレイトが7g/10分のAS樹脂100重量部（ベース樹脂）と、収束剤によって表面処理されたGF 115重量部（無機物）と、分子量2万のPEG 2重量部（添加物）と、PTFE 1重量部（フッ素系樹脂）とを混練混合したものを用いた。
洗浄性能、自己排出性能とも良好であることを認めた。

（比較例１）
実施例１の洗浄剤に比して、PEGとPTFEを含有しないものを用いた。
自己排出性能の悪化を認めた。

（比較例２）
実施例１の洗浄剤に比して、フッ素系樹脂としてPTFEの代わりに変性ETFE 1重量部を含有するものを用いた。
自己排出性能の悪化を認めた。

（比較例３）
実施例１の洗浄剤に比して、添加物してPEGの代わりに分子量3000の低分子PEG 2重量部を含有するものを用いた。
洗浄性能、自己排出性能の悪化を認めた。

（実施例２）
実施例１の洗浄剤に比して、無機物としてGFの代わりにCaCO₃ 37重量部を含有し、添加物としてPEGの代わりに分子量11万のPEO 3重量部を含有し、フッ素系樹脂としてPTFEの代わりにETFE 1重量部を含有するものを用いた。
洗浄性能、自己排出性能とも良好であることを認めた。

（実施例３）
実施例２の洗浄剤に比して、フッ素系樹脂としてETFEの代わりにPTFE 1重量部を含有するものを用いた。
洗浄性能、自己排出性能とも良好であることを認めた。

（比較例４）
実施例２の洗浄剤に比して、PEOとETFEを含有しないものを用いた。
洗浄性能、自己排出性能の悪化を認めた。

（比較例５）
実施例２の洗浄剤に比して、AS樹脂のメタルフローレイトが32g/10分のものを用いた。
洗浄性能、自己排出性能の悪化を認めた。

（比較例６）
実施例２の洗浄剤に比して、無機物としてCaCO₃ の代わりに小粒径CaCO₃ 37重量部を含有するものを用いた。
洗浄性能、自己排出性能の悪化を認めた。

（実施例４）
洗浄剤として、メタルフローレイトが5g/10分のPP樹脂100重量部（ベース樹脂）と、CaCO₃
76重量部（無機物）と、分子量11万のPEO 4重量部（添加物）と、PTFE 1重量部（フッ素系樹脂）とを混練混合したものを用いた。
洗浄性能、自己排出性能とも良好であることを認めた。

（実施例５）
実施例４の洗浄剤に比して、無機物としてCaCO₃ 37重量部を含有するものを用いた。
洗浄性能、自己排出性能とも良好であることを認めた。

（比較例７）
実施例４の洗浄剤に比して、無機物としてCaCO₃ 15重量部を含有するものを用いた。
洗浄性能の悪化を認めた。

本発明は、成形機用洗浄剤において、熱可塑性樹脂100重量部に対し、無機物を20〜120重量部、フッ素系樹脂を0.3〜3重量部、PEG又はPEOを1〜5重量部含有するものとした。これにより、洗浄力を確保しつつ、自己排出性を高めることができる。

Claims

熱可塑性樹脂100重量部に対し、無機物を20〜120重量部、フッ素系樹脂を0.3〜3重量部、PEG又はPEOを1〜5重量部含有することを特徴とする成形機用洗浄剤。
熱可塑性樹脂のメルトフローレイトが、1〜15g／10分（220℃・10kg）であることを特徴とする請求項１記載の成形機用洗浄剤。
無機物がガラス繊維又は炭酸カルシュウムであることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形機用洗浄剤。
フッソ系樹脂がPTFE又はETFEであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成形機用洗浄剤。
PEG又はPEOが分子量1万以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の成形機用洗浄剤。
炭酸カルシュウムの粒径が10μm以上、80μm以下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成形機用洗浄剤。