JP2846453B2 - 変性ポリオレフィンの精製方法 - Google Patents

変性ポリオレフィンの精製方法

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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は変性ポリオレフィンの精製方法に関する。該
本発明による方法で精製された変性ポリオレフィンは、
熱可塑性樹脂を利用した多層積層物を製造する際に接着
層として使用するほか、種々の樹脂とのブレンド材料と
して用いられる。
<従来の技術> 無水マレイン酸を用いてグラフト変性したポリオレフ
ィンを精製することは、衛生性、接着性等の観点から非
常に重要であり、従来より種々の方法を用いて実施され
ている。具体的には、 溶液状態でグラフト変性した後アセトンを用いて再沈
澱処理および洗浄処理を行なう方法(特公昭52−3265
4、特公昭44−15422)。
変性ポリオレフィンを溶解した後エマルジョン状態と
し、水洗により不純物を除去する方法(特開昭61−2664
11)。
変性ポリオレフィンに加圧水蒸気を吹き付けて洗浄す
る方法。
変性ポリオレフィンの良溶媒である芳香族溶剤を使用
して洗浄する方法(特開昭54−99193)。
変性ポリオレフィンの貧溶媒であるケトン系溶剤を使
用して特定の温度範囲で洗浄する方法(特開平2−1855
05)。
等の方法が公知である。
しかしながら、上記の各方法は実際の商業生産を考え
た場合には必ずしも有利な方法ではない。すなわち、
、は変性ポリオレフィンを溶剤に溶解させるため多
量の溶剤と大容量の設備を必要とし、精製のためのコス
トがかかりすぎる。は本発明者らの検討によれば不純
物の除去効率が悪く、高品質の変性ポリオレフィンが製
造できない。は変性ポリオレフィンを溶解させなため
精製コストは比較的安くなるが、ポリオレフィンの良溶
媒を使用するため変性ポリオレフィンの一部が溶解し溶
剤分離工程でトラブルを起こすことが多い。また精製物
の回収率が低くなり全体のコストとしては必ずしも優位
でない。は精製効率は比較的優れるが、変性ポリプロ
ピレン等の比較的高融解温度を持つ変性ポリオレフィン
を精製する場合、溶剤の沸点よりかなり高い温度で精製
するため、10Kg/cm2程度の耐圧容器が必要となる。従っ
て使用可能な設備が限定されるとともに設備にかかるコ
スト、操作性、安全性等の問題が生じる。
<発明が解決しようとする課題> 本発明は上記従来技術の欠点を克服し、無水マレイン
酸変性ポリオレフィンを精製する際に、高い精製効率を
有しかつ低コストである、商業生産上非常に価値のある
方法を提供するものである。
<課題を解決するための手段> 本発明者らは鋭意研究の結果、溶融状態で無水マレイ
ン酸を用いてグラフト変性して得られた粉状または粒状
の変性ポリオレフィンを精製するにあたり、炭素数8以
下の芳香族炭化水素と炭素数6以下のジアルキルケトン
の混合溶剤を用い、該変性ポリオレフィンの融解温度マ
イナス80℃と融解温度マイナス20℃の間で、圧力1.0Kg/
cm2(ゲージ圧)以下の条件で溶剤抽出操作をした後、
上記ジアルキルケトンより低分子量のジアルキルケトン
を用いてリンス操作を行なうことにより、非常に効率的
な精製が可能なことを見出し、本発明を完成するに至っ
た。特に大気圧下、該混合溶剤の沸点下で溶剤抽出操作
を行なうことによりさらに効率的な変性ポリオレフィン
の精製が可能である。
本発明にいうリンス操作とは、変性ポリオレフィン
に、溶剤抽出操作後もなお付着残存する不純物を洗い流
す操作をいう。
本発明において精製の対象となる変性ポリオレフィン
とは、溶融状態で無水マレイン酸とラジカル開始剤を用
いてポリオレフィンをグラフト変性して得られたポリマ
ーで、粉状または粒状(ペレット)である。粒子の形状
は特に問わないが、抽出効率の点から平均粒径5mm以下
のものが好ましい。本発明の効果は溶融状態での変性以
外の方法で得られた変性ポリオレフィンにも有効である
が、製造コストの観点からは溶融変性ポリオレフィンが
有利である。変性度は無水マレイン酸に基づく基の含量
で0.05〜3.0重量%であり、この他に未反応の無水マレ
イン酸、無水マレイン酸の低分子量重合体(重合度2〜
10)、ラジカル開始剤分解物の残査等の不純物を0.2〜1
0重量%程度含んでいる。
変性ポリオレフィンとして使用されるポリオレフィン
としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘ
キセン、4−メチル−1−ペンテン等のオレフィンの単
独重合体またはこれらのオレフィンの2種以上のランダ
ムないしブロック共重合体、もしくはこれらオレフィン
を主成分とした酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル
酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等との
2元又は多元共重合体である。具体的には、高密度ポリ
エチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレンランダム共
重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ブ
テン−1共重合体、プロピレン−ブテン−1共重合体、
エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−無
水マレイン酸−アクリル酸エステル共重合体、エチレン
−メタクリル酸共重合体の亜鉛塩等である。これらは、
単独もしくは2種以上混合して用いてもよい。但しこれ
らのポリオレフィンは融解温度が90℃以上、好ましくは
120℃以上である必要がある。90℃未満の場合は抽出過
程で樹脂の溶解が起こり効率的な精製が不可能になる。
これらのポリオレフィンのうち、本発明の効果が最も発
揮されるのはプロピレン系の重合体すなわちポリプロピ
レン、エチレン−プロピレンランダム共重合体の場合で
ある。
本発明に於て、精製の第一段階で使用する溶剤は、炭
素数8以下の芳香族炭化水素と炭素数6以下のジアルキ
ルケトンの混合溶剤である。炭素数8以下の芳香族炭化
水素の例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、エ
チルベンゼン等を挙げることができる。炭素数6以下の
ジアルキルケトンとしては、アセトン、エチルメチルケ
トン、ジエチルケトン、イソブチルメチルケトン等を挙
げることができる。これらの溶剤の適切な混合比率は変
性ポリオレフィンの種類によって異なってくるので一概
に決められないが、芳香族炭化水素50〜90重量%、アル
キルケトン10〜50重量%の範囲が好ましい。芳香族炭化
水素が多すぎると樹脂の溶解が起こり後処理が困難にな
る。また芳香族炭化水素に対する無水マレイン酸の溶解
度はそれほど大きくないため抽出効率が悪くなる。アル
キルケトンが多すぎると混合溶剤の樹脂への浸透が不十
分になりやはり抽出効率が低下する。
上記の各溶剤は任意の組合せで使用できる訳ではな
く、混合溶剤の沸点と変性ポリオレフィンの融解温度の
関係から考えて、圧力が1Kg/cm2(ゲージ圧)以下にな
るような組合せ及び溶剤組成を選択しなければならな
い。好ましくは混合溶剤の沸点で、大気圧開放系で蒸発
溶剤を冷却凝縮させ循環運転(いわゆる還流)すること
が望ましい。これは以下の理由による。すなわち、沸点
で運転することにより系内温度の厳密なコントロールが
不要になること、圧力がかからないため耐圧容器を必要
としないので設備にかかるコストが大幅に縮小されるた
めである。また設備の制約が少なく広範囲の設備が利用
可能となる利点もある。
混合溶剤による抽出は、変性ポリオレフィンの融解温
度マイナス80℃と融解温度マイナス20℃の間で実施する
必要がある。ここで言う融解温度とは、DSC、DTA等で測
定されるポリオレフィン結晶の融解吸熱曲線のピーク温
度を意味する。抽出温度が融解温度マイナス80℃以下で
は溶剤の樹脂への浸透が不十分で抽出効率が低い。また
融解温度マイナス20℃以上では変性ポリオレフィンの溶
解がおこり問題である。
抽出に必要な時間は温度との兼ね合いで決定されるが
一般的には所定温度に達してから2時間程度で十分であ
る。それ以上時間を長くしても平衡に達しており抽出効
率はほとんど変化しない。抽出操作を2回以上行なうこ
とは抽出効率を向上させる意味からは有効であるが、精
製工程に時間がかかりすぎ、商業的には有利とは言えな
い。抽出に必要な混合溶剤の量は変性ポリオレフィン中
の不純物量に依存するが、一般的には変性ポリオレフィ
ンの3倍〜7倍重量の範囲が適当である。溶剤量を増や
せば抽出効率は向上するが、大きな設備が必要になり、
作業の効率から考えると得策ではない。抽出に使用する
容器については特に限定はなく、種々の設備が利用可能
である。撹拌機付オートクレーブが一般的であるが、撹
拌は特に必須ではなく変性ポリオレフィンを容器内に固
定したまま溶剤を循環使用するような設備も利用可能で
ある。
本発明の精製の第二段階は、溶剤抽出に使用したアル
キルケトンよりも低分子量のアルキルケトンを用いてリ
ンスすることによる。具体的に使用できる溶剤はさきに
示したが、このうちアセトンが最も好ましい。これは抽
出効率が高いことおよび乾燥工程での乾燥時間が短縮で
きることによる。
上述のリンス工程は本発明の中心をなすものであり、
本工程を経ることにより変性ポリオレフィンからの不純
物除去効率が飛躍的に向上する。ここで使用する溶剤は
アルキルケトンであり、かつ抽出工程で使用したアルキ
ルケトンより低分子量であることが必須である。この理
由は明確ではないが以下のように推定される。
抽出工程を経た変性ポリオレフィン中には含浸した溶
剤とかなりの量の不純物が残存している。これを抽出溶
剤と違う溶剤でリンスすると含浸溶剤と外部溶剤の拡散
が促進され、含浸溶剤が外部へ移動するのに伴って不純
物を同伴するものと推定される。この際にリンス溶剤が
抽出溶剤と同一であると溶剤の拡散が不十分で不純物が
完全に抽出されない。本発明者らの検討によると、リン
ス溶剤の分子量が抽出溶剤の分子量より大きい場合も不
純物の抽出が不十分で、かつ乾燥時間が長くなるという
欠点が生じるため好ましくない。
本発明におけるリンス工程は、変性ポリオレフィンが
溶解しない範囲であれば特に温度コントロールを必要と
しない。一般的には常温〜50℃程度の範囲で行なうのが
良い。不純物の拡散にはある程度の時間を要するのでリ
ンス時間は一般的には5時間以上が必要である。好まし
くは24時間以上行なうのがよい。この間は特に撹拌は不
要で、溶剤中に変性ポリオレフィンを浸しておくだけで
よい。但しリンス溶剤に浸す際に抽出工程で使用した混
合溶剤が変性ポリオレフィン中に残存していなければな
らない。混合溶剤が残存していないと溶剤の拡散が外部
から内部への一方的になり不純物の抽出が行なわれな
い。リンス溶剤の量は特に規定するものではないが、ベ
ースの変性ポリオレフィンに対して、3倍〜7倍重量が
適当である。該重量が3倍未満では抽出効率が不十分
で、7倍を越しても抽出効率はそれほど向上せず設備や
作業効率の点で経済的に不利となる。
本発明による方法を用いて精製された変性ポリオレフ
ィンは、実質的に不純物を含まない様に作用する結果、
衛生性、外観、接着性能に優れ、食品用途等に利用する
多層積層物用の材料として広く使用できる様になる。
<実施例> 以下本発明を実施例により更に説明する。
(変性ポリオレフィンの製造) ポリプロピレン粉末
(MFR:0.8)100重量部に過酸化ベンゾイル1.0重量部、
無水マレイン酸1.5重量部を添加後ヘンシェルミキサー
にて混合し、400mmφ、L/D28のベント付き押出機にて22
0℃で押出変性し、水冷後ペレット化した。ここで得た
変性ポリプロピレン−Aを沸騰キシレンに溶解した後、
アセトンを使用して最沈、充分アセトンにて洗浄した
後、60℃で12時間減圧乾燥を行うことにより、変性ポリ
オレフィン−Aの標準精製品(以下、単に「標準精製
品」と呼ぶ。)を得た。該標準精製品について赤外吸収
スペクトル分析法でポリプロピレンにグラフトされた無
水マレイン酸に基づく基を定量した結果、0.67重量%を
得た。変性ポリプロピレン−Aについての無水マレイン
酸に基づく基は1.26重量%であった。従って変性ポリプ
ロピレン−Aは0.59重量%の不純物を含んでいる。また
変性ポリプロピレン−Aの融解温度は159℃であった。
実施例1 還流冷却器付20L容器に上記変性ポリプロピレン−A
を3kg、トルエン9kg、エチルメチルケトン3kgを仕込
み、撹拌しながら98℃(沸点)にて2時間大気圧下で還
流操作をして抽出を行なった。40℃まで冷却後、溶剤の
みを抜き出しアセトン10kgを加えた。そのまま常温(25
℃)で24時間放置後、溶剤を抜き出し、変性ポリプロピ
レンは80℃で10時間真空乾燥し、溶剤は完全に除去した
(残留溶剤量0.1%未満)。
精製した変性ポリプロピレン中の無水マレイン酸に基
づく基は0.67重量%であり、さきに示した標準精製品の
値と良く一致した。すなわち、本発明による方法を用い
て得られた精製変性ポリプロピレン中には不純物は実質
的に含まれていない。
実施例2 耐圧オートクレーブを用い実施例1と同様な組成で10
3℃で2時間の抽出操作を実施した。このときの圧力は
0.3Kg/cm2(ゲージ圧)であった。後処理は実施例1と
同様に行なった。精製した変性ポリプロピレン中の無水
マレイン酸に基づく基は0.67重量%であり、さきに示し
た標準精製品の値と良く一致した。すなわち、本発明に
よる方法を用いて得られた精製変性ポリプロピレン中に
は不純物は実質的に含まれていない。
実施例3 実施例1で使用した容器を用い、変性ポリプロピレン
3kgに対し、キシレン8kg、イソブチルメチルケトン7kg
の混合溶剤で90℃、3時間、大気圧下で抽出を実施し
た。冷却後アセトン10kgを使用して実施例1と同様にリ
ンス操作を行なった。精製した変性ポリプロピレン中の
無水マレイン酸に基づく基は0.67重量%であり、さきに
示した標準精製品の値と良く一致した。すなわち、本発
明による方法を用いて得られた精製変性ポリプロピレン
中には不純物は実質的に含まれていない。
比較例1 実施例1で使用した容器を用い、変性ポリプロピレン
3kgに対して溶剤としてトルエンだけを12kg使用して110
℃(沸点)で還流抽出操作を行なった。この場合樹脂の
溶解が起こり、系内の粘度が増加したため撹拌機が停止
するトラブルを生じた。また濾過や抜き出しが非常に困
難で満足な精製物は得られなかった。
比較例2 比較例1と同様に90℃での抽出を5時間実施した。そ
の後実施例1の方法に準じてアセトンでのリンス及び後
処理を行なった。得られた精製物中の無水マレイン酸に
基づく基は0.97重量%であり、0.30重量%相当の無水マ
レイン酸成分に基づく不純物を含んでおり衛生上問題が
ある。
比較例3 実施例1と同様にして溶剤抽出した変性ポリプロピレ
ンを3倍量のエチルメチルケトンを使用し、常温で24時
間リンス操作をした。得られた精製物中の無水マレイン
酸に基づく基は0.95重量%であり、0.28重量%相当の無
水マレイン酸成分に基づく不純物を含んでおり衛生上問
題がある。
<発明の効果> 本発明による方法を用いれば、無水マレイン酸変性ポ
リオレフィンの精製が非常に効率高く実施できる。
本発明による方法を用いて精製された変性ポリオレフ
ィンは、実質的に不純物を含まないので、衛生性、外
管、接着性能に優れ、食品用途等に利用する多層積層物
用の材料として広く使用できる。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶融状態で無水マレイン酸を用いてグラフ
    ト変性して得られた粉状または粒状の変性ポリオレフィ
    ンを精製するにあたり、炭素数8以下の芳香族炭化水素
    と炭素数6以下のジアルキルケトンの混合溶剤を用い、
    該変性ポリオレフィンの融解温度マイナス80℃と融解温
    度マイナス20℃の間で、圧力1.0Kg/cm2(ゲージ圧)以
    下の条件で溶剤抽出操作をした後、上記ジアルキルケト
    ンより低分子量のジアルキルケトンを用いてリンス操作
    を行なうことを特徴とする変性ポリオレフィンの精製方
    法。
  2. 【請求項2】溶剤抽出操作の温度が、該変性ポリオレフ
    ィンの融解温度マイナス80℃と融解温度マイナス20℃と
    の間でかつ該混合溶剤の沸点であり、溶剤抽出操作の圧
    力が大気圧である、請求項1に記載の変性ポリオレフィ
    ンの精製方法。
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