JP2601635B2 - シンジオタクチックポリプロピレンの成形方法 - Google Patents

シンジオタクチックポリプロピレンの成形方法

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  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックの成形に
関し、更に詳しくはシンジオタクチックポリプロピレン
およびその成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】成形は、溶融または可塑化された高分子
物質を金型へ押し込み、ここで金型のキャビティを複製
する形状を有する固体状態で除去されるまでこれを保持
する方法である。方法は、三つの基本的操作からなる：
(1) 加圧下に金型キャビティへプラスチックが流れ込む
点までその温度を上げ、(2) 加熱を除き加圧を維持する
間、プラスチックを金型中で固化させ( 通常、保持時間
と言われる）、そして(3) 金型を開放して金型の形状に
永久的に凍結したプラスチックを突出する。成形操作の
生産性は、プラスチックの溶融速度、射出および突出の
速度および金型において製品を冷却し固化するのに必要
な保持時間による。すなわち、成形技術において、サイ
クル時間は型締め時間から型締め時間までの成形プレス
の一つの完全な操作に必要な時間として定義される。殆
どの成形操作において、サイクル時間の大部分は保持時
間であり、これは一般にサイクル時間の80 %までを占
め、95%ほどの高率になることもある。
【０００３】ポリプロピレン( PP )は、食品包装工業用
の容器およびフィルムのような製品のための成形および
突出操作において長いこと使用されてきており、三つの
形態で存在することが知られている。アイソタクチック
ポリプロピレン (IPP)において、メチル基はポリマー鎖
を通る仮想平面の同じ側に連続するモノマー単位の第三
炭素原子に接続している。シンジオタクチックポリプロ
ピレン (SPP)は、ポリマー鎖の側に交互に接続するメチ
ル基を有する。アタクチックポリプロピレン(APP)はポ
リマー鎖に関しランダムに接続するメチル基を有する。
APP は低融点の実質的に蝋状物質であり、一方SPP およ
びIPP は結晶質でありより高い融点である。
【０００４】PPの通常の成形および突出する銘柄品はす
べて殆どアイソタクチックであり、チーグラー・ナッタ
重合触媒を用いて合成される。特定の重合触媒および条
件に応じて、これらの生成物は別の形状のモノマー単位
の制限された量を含む。
【０００５】長年の間、様々な程度のシンジオタクチッ
ク純度で知られているとはいえ、SPP は最近まで実験室
的興味だけであった。シンジオ特異的メタローセン触媒
を用いた方法により作られる並外れて高いシンジオタク
チック純度の新規結晶性SPPが、米国特許第 4,892,851
号においてエウェン(Ewen)らにより開示されており、こ
れは参考としてここに編入される。生成物はIPP より融
点が高くそして結晶化熱が低いと記載されている。
【０００６】ヨーロッパ特許出願第428,972 号は、エウ
ェンらのSPP で作られたシートの透明性を向上する方法
を開示している。
【０００７】1993 年4 月30日に出願された係属出願第0
8/054,476号には、サイクル時間の非常に低下したシン
ジオタクチックポリプロピレン組成物が開示されてい
る。
【０００８】
【発明の概略】溶融物を約27 - 77 ℃の加工温度で金型
に維持する場合、純粋なSPP の溶融物の結晶化速度を予
想外に促進することにより非常に高い生産性の成形方法
が得られる。この開示において、加工温度は金型におけ
る溶融物の温度である。成形をこの加工温度の範囲内で
行う場合、サイクル時間は、それより低いかまたはより
高い加工温度で純粋なSPP を成形するサイクル時間より
5 倍まで短縮される。
【０００９】本発明の方法により成形された製品は、優
れた引張強度、弾性率および耐衝撃性を有し、とりわけ
透明性に優れ、そして別の透明剤を添加することなくま
たは成形後の加工作業を行うことなく使用するのに十分
透明である。
【００１０】
【発明の構成および効果】本発明は多くの異なった形態
の実施態様により満足される一方、ここでの開示は本発
明の原則の例示として考えるべきもので本発明を説明し
そして記載した実施態様に制限することを意図するもの
ではないことを理解しつつ、本発明の好ましい実施態様
をここで詳細に記載する。発明の範囲は特許請求の範囲
およびそれらの均等物により決められるであろう。
【００１１】本発明はいずれかのサイズまたは形状の製
品へSPP を成形する方法を意図するものである。好まし
い製品は内部を透視できることが要求される医療製品で
ある。最も好ましい製品は約2 mm以下の壁厚を有し、た
とえば採血管、遠心分離管、培養びん、注射器ストッパ
ーおよびバレル等である。
【００１２】成形品において、IPP 組成物を冷却金型へ
射出し、固化工程を促進するために射出後溶融物を急冷
することは一般的である。純粋なSPP の溶融物は冷却金
型へ射出されると、非常にゆっくり結晶化し、突出する
前に長い保持時間が必要となることがわかっている。す
なわち、前記の米国特許第4,892,851 号のSPP から加工
温度40°F (4.4℃) で約2 mm厚さのプラークを成形する
ためには少なくとも165 秒のサイクル時間が必要であ
る。通常の核剤、たとえばソルビトールはこの成形サイ
クル時間を短縮しない。さらに、これらの通常の条件下
でのSPP の成形は困難でそして成形されたプラークは満
足すべき透明度とはいえ不均一で表面が波打っている。
冷却および結晶化後、金型へプラークが粘着し突出を困
難にする。
【００１３】本発明の方法によれば、SPP は特定の温度
範囲内で成形される。好ましくは、SPP をその融点以上
に加熱し、そして溶融物の流れを起こすのに十分なノズ
ル温度と圧力のいずれかの組合せにて溶融物をノズルを
介して金型へ射出した。好ましくは、溶融物はノズル温
度 200℃以上、最も好ましくは約 220 - 250℃以上であ
る。約 1-50 、好ましくは約 3- 30g/分の溶融物流量が
射出に対して使用される。
【００１４】金型へポリマー溶融物を射出する前に、金
型を所望の加工温度に達するのに十分な成形温度までに
調節するのが好ましい。成形装置における循環液体の温
度により決定されるので、金型の温度は還流損失を考慮
して加工温度より若干高めにするのが有利である。次い
で、結晶化が生じるまで溶融物を加工温度に保つ。次い
で金型を開け、製品を取り除く。当業者は、所望の加工
温度を達成するであろうノズル温度、金型温度、圧力お
よび流量の様々な組合せを簡単に判断するであろう。
【００１５】約27〜77℃の加工温度によりサイクル時間
が150 秒未満で曇り度38 %未満となることがわかってい
る。好ましい加工温度は 49 〜77℃の間で、ここでサイ
クル時間50秒未満で曇り度約31 %未満が達成される。最
も好ましくは、加工温度は49〜70℃で、サイクル時間39
秒以下および曇り度26 %未満である。
【００１６】成形されるSPP はさらにポリオレフィン技
術で公知の通常の添加剤のいずれか、たとえば放射線安
定剤、充填剤、着色剤、帯電防止剤、湿潤剤および核剤
等の有効量を含んでもよいが、ただし所望の物理的特
性、透明度および成形適性に悪影響を与えないという条
件である。SPP 組成物に含まれるこれら添加剤の好適な
量の決定は、ポリマーおよび成形技術で熟練した者の範
囲内である。
【００１７】物理的特性、透明度および成形サイクル時
間について本発明のサンプルの試験は、成形された1 お
よび2 mm段付きプラークにおいて行われた。透明度は通
常の曇り度パーセントとして表され、ASTM D-1003によ
り測定される。サイクル時間は実施例2 で記載されてい
るように2 mmの段付きプラークにおいて測定される。
【００１８】以下の実施例により本発明をさらに記載す
るが、本発明を限定するものと考えるべきではない。
【００１９】
【実施例】
実験 A. SPP成形材料：融点125 ℃のSPP(エクソン) ；立体障
害アミン安定剤チヌビン(TINUVIN)（商標名）622 (チバ
・ガイギー) 0.08重量 %；ステアリン酸ナトリウム 0.0
8 % 。
【００２０】B. 成形装置- アドバンテージ( ADVANTAG
E)（商標名）冷却機( アドバンテージエンジニアリング
社、インディアナ州 グリーンウッド) と組み合わせた
アルバーグオールラウンダー( ALLROUNDER )（商標名）
170-90-200 射出成形機。
【００２１】実施例1 成形の一般的方法 1 mm および2 mmの段付きプラーク金型を、以下の表に
示す溶融加工温度を与えるのに十分な成形温度になるま
でアドバンテージ（商標名）冷却機で平衡化した。SPP
成形材料を溶融し、ノズル温度約 219-249℃および流量
5.0 g/ 分にてノズルを介して金型へ射出した。ポリマ
ー溶融物を溶融物の結晶化が生ずるまで加工温度で金型
に保持した。成形された段付きプラークを突出しサイク
ル時間および曇り度を測定した。
【００２２】実施例 2 サイクル時間の測定 サイクル時間は射出および突出の間の時間間隔として測
定された。突出は結晶化製品が粘着することなく金型キ
ャビティから簡単に外れる時間として記録された。本発
明の実施例3-20 実施例1 の一般的手法により、表I の以下のプラークを
成形し、これらのサイクル時間および曇り度を測定し
た。
【００２３】
【表１】 前記実施例から明らかなように上昇前の中程度の加工温
度でサイクル時間が最小になり、そしてこれらの好まし
い加工温度にて曇り度が比較例21-29 で見られる最低値
より若干高いだけである。
【００２４】実施例 21-29( 比較例)
【表２】 前記比較例21-26 は、低加工温度で成形されるSPP に対
する高いサイクル時間であるがしかし優れた曇り度を示
す。比較例27-29 は高い加工温度で成形されたSPP が高
いサイクル時間と高い曇り度を有することを示す。
【００２５】表1 の本発明実施例3-20と表2 の比較例21
-29 のデータを図1 および図2 においてグラフで示す。
図中、プロットA, BおよびC はそれぞれ約 219, 238 お
よび249 ℃で得られる結果を示す。
【００２６】実施例 30 ( 比較例) 立体障害フェノール抗酸化剤を含むIPP(ハイモント プ
ロファックス(HimontProFax) 6329, 市販銘柄) 、メル
トフロー12を以下に示す加工温度で実施例1 の手法によ
り成形し、そしてサイクル時間を測定した。
【００２７】 加工温度( ℃ ) サイクル時間( 秒 ) 4.4 18.4 26.6 24.6 48.8 36.6 71.1 240 データを図3 においてグラフに示す。IPP は、SPP で高
いサイクル時間を与える低い加工温度にて成形されると
低いサイクル時間をもたらし、そしてIPP サイクル時間
が本発明の49-77 ℃の好ましい加工温度範囲で急激に上
昇することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】SPPについての成形加工温度に対する各々サイ
クル時間および曇り度のプロットである。
【図２】SPPについての成形加工温度に対する各々サイ
クル時間および曇り度のプロットである。
【図３】市販IPP 組成物についての成形加工温度に対す
るサイクル時間のプロットである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 23:00 (72)発明者 ジョエル・エル・ウィリアムズ アメリカ合衆国ノース・カロライナ州 27511，キャリー，ウォルナット・スト リート 1306 (56)参考文献 特開 平７−126453（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−171869（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−131558（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−3088（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−11075（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−246432（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 以下の工程： a) シンジオタクチックポリプロピレンの溶融物を、前
    記溶融物が27℃〜77℃の加工温度で金型に維持されるの
    に十分な温度に維持された金型へ射出し； b) 前記溶融物をこれが前記金型の形状を有する製品へ
    結晶化するまで前記加工温度で保持し； c) 前記金型から前記製品を突出し、その際加工工程
    （a)および（b)は150 秒以下のサイクル時間で完了しそ
    して前記製品は38 %以下の曇り度を有することからなる
    シンジオタクチックポリプロピレンの成形方法。
  2. 【請求項２】 前記溶融物は前記金型へ射出されたとき
    少なくとも200 ℃の温度である請求項1 の方法。
  3. 【請求項３】 前記溶融物はポリマー添加剤を含む請求
    項1 の方法。
  4. 【請求項４】 前記添加剤が放射線安定剤、充填剤、着
    色剤、帯電防止剤、湿潤剤および核剤からなる群から選
    択される請求項3 の方法。
  5. 【請求項５】 以下の工程： a) シンジオタクチックポリプロピレンの溶融物を、前
    記溶融物が49℃〜77℃の加工温度で金型に維持されるの
    に十分な温度に維持された金型へ射出し； b) 前記溶融物をこれが前記金型の形状を有する製品へ
    結晶化するまで前記加工温度で保持し； c) 前記金型から前記製品を突出し、その際加工工程
    （a)および（b)は50秒以下のサイクル時間で完了しそし
    て前記製品は31%以下の曇り度を有することからなるシ
    ンジオタクチックポリプロピレンの成形方法。
  6. 【請求項６】 以下の工程： a) シンジオタクチックポリプロピレンの溶融物を、前
    記溶融物が49℃〜70℃の加工温度で金型に維持されるの
    に十分な温度に維持された金型へ射出し； b) 前記溶融物をこれが前記金型の形状を有する製品へ
    結晶化するまで前記加工温度で保持し； c) 前記金型から前記製品を突出し、その際加工工程
    （a)および（b)は39秒以下のサイクル時間で完了しそし
    て前記製品は26%以下の曇り度を有することからなるシ
    ンジオタクチックポリプロピレンの成形方法。
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