JP3728693B2 - ポリエステル樹脂組成物および中空異形押出成形品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリエステル樹脂組成物および該ポリエステル樹脂組成物を材料とした中空異形押出成形品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエステル樹脂は例えばペットボトル等の材料として大量使用されており、したがってポリエステル樹脂廃材も大量に発生している。
上記ポリエステル樹脂廃材は粉砕溶融ペレット化して、再生ポリエステル樹脂として再び各種成形品の材料として使用することが検討されている。しかしながらポリエステル樹脂は再生処理の際の加熱により劣化し、再生ポリエステル樹脂から得られる成形品は耐衝撃性に劣り、商品価値のある成形品に再生することは殆ど不可能である。
そのために従来、再生ポリエステル樹脂に合成ゴムやエラストマー等の改質剤を添加して耐衝撃性を改良することが行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし再生ポリエステル樹脂に上記改質剤を添加しても、耐衝撃性を充分回復させることは困難である。
特に再生ポリエステル樹脂を材料として使用して角パイプ等の中空異形押出成形品を製造する場合、押出機のダイから押出された樹脂を真空フォーマを通して整形し、冷却固化するのであるが、該成形物を真空フォーマに通した場合、該真空フォーマの真空吸引用スリットに樹脂が目詰まりを起すと云う重大な問題を生ずる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、ポリエステル樹脂に、ＪＩＳＫ７２１０表１条件４によるメルトフローレート（ＭＦＲ）が２０ｇ／１０分以下の増粘剤と、該ポリエステル樹脂と反応可能な官能基を有する高分子化剤と、ポリカーボネートおよび／またはアクリロニトリル・エチレン・スチレン樹脂とが添加されているポリエステル樹脂組成物を提供するものである。本発明は特に再生ポリエステル樹脂に有用であり、該増粘剤と該高分子化剤、あるいは該増粘剤と該高分子化剤と、該ポリカーボネートおよび／またはアクリロニトリル・エチレン・スチレン樹脂とはあらかじめ混合してポリエステル樹脂改質剤として該ポリエステル樹脂に添加されることが好ましい。更に本発明では上記ポリエステル樹脂組成物を異形押出成形することによって製造された中空異形押出成形品が提供される。
本発明を以下に詳細に説明する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
〔ポリエステル樹脂Ａ〕
本発明のポリエステル樹脂とは、二価以上の多価アルコールと二価以上のカルボン酸とのエステル化反応によって得られる樹脂であり、例えば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等である。
本発明は特に再生ポリエステル樹脂に対して有用である。
【０００６】
〔増粘剤〕
本発明においては、特に再生処理により分子量が低くなり、したがって溶融粘度が低くなっている再生ポリエステル樹脂に対しては溶融粘度を増大して押出成形機のダイから溶融物が自重で垂れ下がるドローダウン現象を防止するために、増粘剤を添加することが望ましい。このような増粘剤としては、高溶融粘度を有する樹脂またはエラストマーが選択される。該増粘剤を例示すれば、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）等のポリオレフィン系樹脂またはエラストマー、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−エチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）等のスチレン系エラストマー、あるいは上記ポリオレフィン系樹脂と上記スチレン系エラストマーおよび／または合成ゴムとのポリマーアロイである。上記合成ゴムとしては例えばアクリルゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ，ＥＰＤＭ）、ケイ素ゴム、ウレタンゴム、フッ化物系ゴム、多硫化物系ゴム、グラフトゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ポリイソブチレンゴム、ポリブテンゴム、イソブテン−イソプレンゴム、アクリレート−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ピリジン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、アクリロニトリル−クロロプレンゴム、スチレン−クロロプレンゴム等がある。
増粘効果の高い増粘剤としてはポリプロピレンと上記合成ゴムとのポリマーアロイがある。また上記合成ゴムとしてはポリプロピレンと良好な相溶性を有するＥＰＲまたはＥＰＤＭやＳＢＲが望ましい。また上記ポリマーアロイを増粘剤として再生ポリエステル樹脂に使用すると、押出し水冷後の予備乾燥の場合樹脂が黄変やブロッキングを起さない。
【０００７】
上記増粘剤のメルトフローレート（ＭＦＲ）はＪＩＳＫ７２１０表１条件４（試験温度１９０℃、試験荷重２１．１８（Ｎ））に準拠した測定方法により、０．５〜２０ g／１０分、望ましくは０．５〜１０ g／１０分、更に望ましくは０．５〜５ g／１０分である。上記増粘剤は通常ポリエステル樹脂１００重量部に対して３重量部以上添加され、望ましくは３〜１００重量部添加される。上記増粘剤の添加量が３重量部に満たない場合には、増粘効果が顕著でない。また上記増粘剤の増粘効果は、通常ポリエステル樹脂１００重量部に対して１００重量部を超えて添加しても増粘効果は余り変わらなくなり、飽和する傾向にあるので、増粘剤の添加量は１００重量部以下で充分であり、また増粘剤の添加量が１００重量部を超えた場合にはポリエステル樹脂と増粘剤との相溶性が余り良くないので相分離を起こすおそれがあり、成形品の美観を損ねるので増粘剤の添加量が１００重量部よりも多くなることは好ましくない。
またポリエステル樹脂が、特に再生ＰＥＴ等の再生ポリエステル樹脂である場合には、資源を有効に活用するというリサイクルの観点から鑑みても増粘剤の添加量が多くなることは好ましくない。
本発明においては、上記増粘剤は単にポリエステル樹脂の溶融粘度を増大せしめるのみならず、耐熱性、耐衝撃性、寸法安定性、剛性等を改良する。
【０００８】
〔高分子化剤〕
前記再生処理によって低分子量化したポリエステル樹脂を高分子化することによって溶融粘度を上昇させ、また成形される成形品の機械的強度（剛性、耐衝撃性等）を付与するためには高分子化剤を添加することが望ましい。該高分子化剤はポリエステル樹脂に添加される前記増粘剤の相溶化剤としても機能する。
本発明において使用される高分子化剤としてはポリエステル樹脂と反応する官能基を有する樹脂またはエラストマーを使用する。
上記ポリエステル樹脂と反応する官能基としては、例えばエポキシ基、カルボキシル基、イソシアネート基等があり、ポリエステル樹脂と高い反応性を有する点ではエポキシ基が望ましい。このような官能基を有する樹脂またはエラストマーとしてはエチレン−グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−ビニルイソシアネート共重合体等のエチレン系共重合体、上記エチレン系共重合体にスチレンをグラフト共重合せしめたポリスチレングラフトエチレン系共重合体、エポキシ基含有ＳＢＳ、エポキシ基含有ＳＥＢＳ、エポキシ基含有ＥＥＡ、カルボキシル基含有ＳＢＳ、カルボキシル基含有ＳＥＢＳ、カルボキシル基含有ＥＥＡ等である。また上記高分子化剤と増粘剤のソルビリティーパラメーターの差は１以内であることが望ましい。
【０００９】
上記高分子化剤は使用される上記増粘剤と同種の骨格を有するものを選択することが望ましい。例えば増粘剤がポリエチレン、ＥＥＡ、ＥＰＲまたはＥＰＤＭのようなオレフィン系増粘剤の場合には、高分子化剤としてエチレン−グリシジルメタクリレート共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−ビニルイソシアネート共重合体等のオレフィン系高分子化剤が選択され、増粘剤がＳＢＳあるいはＳＥＢＳの場合には、エポキシ基含有ＳＢＳあるいはＳＥＢＳ、カルボキシル基含有ＳＢＳあるいはＳＥＢＳ等のＳＢＳあるいはＳＥＢＳ系高分子化剤が選択される。上記高分子化剤はポリエステル樹脂１００重量部に対して通常０．３〜１００重量部好ましくは１．０〜２０重量部添加される。上記高分子化剤の添加量が０．３重量部未満であると高分子化効果と増粘剤に対する相溶化効果が充分発揮されず、また１００重量部を超えて添加しても該効果に顕著な変化がなく飽和する。
【００１０】
上記ポリエステル樹脂に混合される上記増粘剤と上記高分子化剤との混合比率は通常１：１〜１０：１重量比とすることが望ましい。即ち高分子化剤の添加量は増粘剤よりも少なくしても添加量が増粘剤の１／１０以上であれば高分子化効果は充分発揮されるが、増粘剤と等量を超えて添加した場合には高分子効果は飽和するし、押出成形性も阻害される。
【００１１】
〔ポリエステル樹脂改質剤〕
上記増粘剤と上記高分子化剤とを混合してポリエステル樹脂改質剤を調製しておいてもよい。この場合該増粘剤と該高分子化剤との混合比率は通常通常１：１〜１０：１重量比とすることが望ましい。上記改質剤はポリエステル樹脂に対して、通常１０〜２０重量％程度添加される。
【００１２】
〔ポリカーボネートおよび／またはアクリロニトリル・エチレン・スチレン樹脂〕
本発明では上記ポリエステル樹脂改質剤に加えて更にポリカーボネート（ＰＣ）および／またはアクリロニトリル・エチレン・スチレン樹脂（ＡＥＳ）が添加される。上記ＰＣおよび／またはＡＥＳは上記改質剤を添加したポリエステル樹脂１００重量部に対して、通常５〜２０重量部添加される。上記ＰＣおよび／またはＡＥＳの添加量が５重量部未満では添加効果が顕着でなく、また２０重量部を越えて添加しても、添加効果はそれ以上向上せず、更に相溶性の問題でポリエステル樹脂成形品の物性や表面性に悪影響が及ぼされる場合がある。
【００１３】
〔その他の成分〕
本発明においては、更にポリエステル樹脂の耐熱性、耐衝撃性、寸法安定性、剛性等を改良するために、例えばスチレン−イソプレンゴム（ＳＩＲ）、スチレン−エチレン共重合体、ポリ（α−メチルスチレン）−ポリブタジエン−ポリ（α−メチルスチレン）共重合体（α−ＭｅＳ−Ｂ−α−ＭｅＳ）、ポリ（α−メチルスチレン）−ポリイソプレン−ポリ（α−メチルスチレン）、ブタジエン−スチレン共重合体（ＢＳ）、エチレン−プロピレン−エチリデン共重合体、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、エチレン−プロピレン−エチルデンノルボルネン共重合体、エチレン−プロピレン−ジシクロペンタジエン共重合体、エチレン−プロピレン−１，４ヘキサジエン共重合体、エチレン−ブテン−１−エチリデンノルボルネン共重合体、エチレン−ブテン−１−ジシクロペンタジエン共重合体、エチレン−ブテン−１−１，４ヘキサジエン共重合体、アクリロニトリル−クロロプレン共重合体（ＮＣＲ）、スチレン−クロロプレン共重合体（ＳＣＲ）等の樹脂またはエラストマー、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、燐酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、ケイ藻土、ドロマイト、石膏、タルク、クレー、アスベスト、マイカ、ガラス繊維、ケイ酸カルシウム、ベントナイト、ホワイトカーボン、カーボンブラック、鉄粉、アルミニウム粉、石粉、高炉スラグ、フライアッシュ、セメント、ジルコニア粉等の充填剤、難燃剤、酸化防止剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、結晶化促進剤、発泡剤、染料、顔料等の着色剤等が添加されてもよい。
【００１４】
〔ポリエステル樹脂と増粘剤および高分子化剤との配合〕
上記成分の混合方法はドライブレンドが望ましく、特に増粘剤と高分子化剤との混合物をペレット化して改質剤を調製し、該ペレット状改質剤にポリエステル樹脂の粉砕物、特にフレーク状の粉砕物を混合し、更にＰＣおよび／またはＡＥＳを混合して、そのまゝあるいは更に該混合物をペレット化して成形材料とすることが望ましい。
【００１５】
〔中空異形押出成形〕
図１および図２には本発明の中空異形押出成形に使用される装置が示される。上記成形材料は押出機(1) のホッパー(2) から該押出機(1) のシリンダー(3) 内に投入され、該シリンダー(3) 内で加熱軟化され、モーター(4) により駆動回転せしめられているスクリュー(5) によってダイ(6) に押出される。該成形材料軟化物は該ダイ(6) によって中空異形形状に成形され、真空フォーマー(7) に導入される。
【００１６】
該真空フォーマー(7) にあっては、図２に示すように外筒(8) と内筒(9) との間に冷却水路(10)が設けられ、更に該冷却水路(10)に通じる冷却水導入口(11,12) および冷却水排出口(13,14) が設けられ、、更に入口付近には真空ポンプに接続する真空吸引口(15)が設けられ、該内筒(9) には該真空吸引口(15)に通ずる真空吸引用スリット(16)が設けられている。
【００１７】
該ダイ(6) によって中空異形形状に成形された成形材料軟化物Ｍは該真空フォーマー(7) の内筒(9) に導入され、真空吸引用スリット(16)を介して真空吸引口(15)から真空吸引力を及ぼされ、該内筒(9) の内周壁に密着して整形されかつ冷却固化される。この際、該成形材料軟化物Ｍには上記改質材およびＰＣおよび／またはＡＥＳが添加されているので、材料が真空吸引用スリット(16)に目詰まりしにくゝなる。
【００１８】
該成形材料軟化物はこのようにしてダイ(6) によって中空異形形状に成形された後、真空フォーマー(7) によって整形された上で、冷却水槽(17)に導入され、冷却されて成形物Ｍ’となる。
以下に本発明の実施例を述べる。
【００１９】
〔実施例〕
エポキシ化ＳＢＳ（高分子化剤）２０重量％、低密度ポリエチレン（増粘剤）８０重量％を混合して改質剤１を調製する。
【００２０】
エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体にスチレンをグラフト共重合せしめた高分子化剤２０重量％、ポリプロピレンとＥＰＤＭとのポリマーアロイ（増粘剤）８０重量％を混合して改質剤２を調製する。
【００２１】
ペットボトル廃品をフレーク状に粉砕洗浄し、該粉砕物（ＰＥＴ）８５重量部、上記改質剤１または改質剤２を１５重量部をドライブレンドし、押出機によって加熱溶融混練押出し、ペレタイザーによってペレット化した再生ポリエステル樹脂に表１に示すようにタルクおよびＰＣまたはＡＥＳを混合し、または混合することなく、図１および図２に示す装置によって図３に示す中空異形押出成形品試料Ｓを作成した。各試料について寸法安定性および真空フォーマー(7) の真空吸引用スリット(16)の目詰まりの有無を調べた。その結果を表２に示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【表２】

寸法安定性：図３のａの部分が８mmに近い方が良好であると判定する。
【００２４】
表２よれば、ＰＣまたはＡＥＳの添加によって目詰まりの他寸法安定性も改良されることが明らかである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、ポリエステル樹脂、特に再生ポリエステル樹脂を中空異形押出成形する場合の真空フォーマーの真空吸引用スリットの目詰まりが解消され、大量連続成形工程を支障なく行なうことが出来る。本発明の中空異形押出成形品は、例えば断面四角形のトラフ、断面横長四角形のスノコや風呂の単位材等に有用である。
【図面の簡単な説明】
図１〜図３は本発明の一実施例を示すものである。
【図１】中空異形押出成形用装置の説明図
【図２】真空フォーマー部分の説明断面図
【図３】テスト用試料の断面説明図
【符号の説明】
1 押出機
6 ダイ
7 真空フォーマー
15 真空吸引口
16 真空吸引用スリット
17 冷却水槽
Ｍ 成形材料軟化物
Ｍ’ 成形物

Claims (5)

1. ポリエステル樹脂に、ＪＩＳＫ７２１０表１条件４によるメルトフローレート（ＭＦＲ）が２０ｇ／１０分以下の増粘剤と、該ポリエステル樹脂と反応可能な官能基を有する高分子化剤と、ポリカーボネートおよび／またはアクリロニトリル・エチレン・スチレン樹脂とが添加されていることを特徴とするポリエステル樹脂組成物
2. 上記増粘剤と高分子化剤とはあらかじめ混合してポリエステル樹脂改質剤として該ポリエステル樹脂に添加されている請求項１に記載のポリエステル樹脂組成物
3. 上記増粘剤と高分子化剤と、ポリカーボネートおよび／またはアクリロニトリル・エチレン・スチレン樹脂とはあらかじめ混合してポリエステル樹脂改質剤として該ポリエステル樹脂に添加されている請求項１に記載のポリエステル樹脂組成物
4. 該ポリエステル樹脂は再生ポリエステル樹脂である請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリエステル樹脂組成物
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のポリエステル樹脂組成物を異形押出成形することによって製造されたことを特徴とする中空異形押出成形品

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