JP3914403B2

JP3914403B2 - Resin composition and filter press diaphragm from the composition

Info

Publication number: JP3914403B2
Application number: JP2001274807A
Authority: JP
Inventors: 林　　達也; 豊寺田
Original assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: JP2003082225A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱伝導率の高い樹脂組成物及び該組成物からの圧搾式フィルタープレス用ダイアフラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上水汚泥等の脱水処理に圧搾式フィルタープレスが用いられている。該脱水効率を高めるために種々の方法が試みられている。例えば特開2000−153103号公報には、加温流体を用いて汚泥由来のスラッジの温度低下を防ぐことによって、脱水率を向上させることが記載されている。しかし、従来のダイアフラムは熱伝導率が小さく、加温流体の熱がスラッジに伝達され難いため、サイクルタイムが長くなるという問題があった。
【０００３】
また、ダイアフラムの製造に用いられる樹脂の成形性も必ずしも満足の行くものではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、熱伝導率の高いフィルタープレス用ダイアフラムを成形性良く与えることができる樹脂組成物及び該組成物からなるダイアフラムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は鋭意検討した結果、特定のエラストマー、添加剤及び充填剤を所定量組合わせることにより、上記目的を達成できることを見出した。
すなわち、本発明は、
ポリウレタンエラストマー、ポリエステルエラストマー、及び、ポリアミドエラストマーからなる群より選ばれる少なくとも１種 59.9〜90体積％、
ポリテトラフロロエチレンを包含する加工助剤 0.1〜5 体積％、及び
充填剤 5〜40体積％
を含み、室温における熱伝導率が0.4〜2.0 W／m・℃である樹脂組成物
である。
【０００６】
前記樹脂組成物は、JIS K7215に従い測定されたデュロメーターD硬さが好ましくは30〜65、より好ましくは40〜50である。
前記充填剤は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム及びグラファイトからなる群より選ばれる少なくとも１種からなることが好ましく、より好ましくはグラファイトである。
加工助剤が、ポリテトラフロロエチレン及び炭素数５〜３０のポリ（メタ）アクリレートポリマーからなることが好ましい。
前記樹脂組成物が、シランカップリング剤をさらに含むことが好ましい。
また、本発明は上記樹脂組成物からなるフィルタープレス用ダイアフラムを提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において使用されるエラストマーは、ポリウレタンエラストマー、ポリエステルエラストマー、及び、ナイロンエラストマーからなる群より選ばれる少なくとも１種である。
ポリウレタンエラストマーとしては、短鎖ポリオール、例えばエチレングリコール、1，3−プロピレングリコール、及びビスフェノールＡ、とジイソシアネート、例えば4，4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、及び2，6−トルエンジイソシネート、とを反応させてなるハードセグメントと、長鎖ポリオール、例えばポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオール、と前記イソシアネートとを反応させてなるソフトセグメントとを有するブロックコポリマーが挙げられる。
【０００８】
ポリエステルエラストマーとしては、芳香族結晶性ポリエステルからなるハードセグメントとポリエーテルからなるソフトセグメントからなるポリエステル・ポリエーテル型ブロックコポリマー及び芳香族結晶性ポリエステルからなるハードセグメントと脂肪族系ポリエステルからなるソフトセグメントを有するポリエステル・ポリエステル型ブロックコポリマーが挙げられる。
【０００９】
ポリアミドエラストマーとしては、ナイロン６、６６、６１０、１１、又は１２などからなるハードセグメントと、ポリエーテル又はポリエステルからなるソフトセグメントを有するブロックコポリマーが挙げられる。ポリエーテルの例としては、ジオールポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、ポリ（オキシプロピレン）グリコール等が、又、ポリエステルの例としては、ポリ（エチレンアジペート）グリコール、ポリ（ブチレン−1,4−アジペート）グリコール等が挙げられる。
【００１０】
上記各樹脂単体の熱伝導率は概して0.1〜0.3W／m・℃であり、プレス工程で使用する加温流体の熱をスラッジに伝えるのに時間がかかるため、サイクルタイムが長くなる。これに対して本発明の樹脂組成物は、所定量の充填剤と添加剤とを含むので、0.4〜2.0 W／m・℃の熱伝導率を有する。なお、本発明において熱伝導率は迅速熱伝導率計を用いて、室温にて測定した値であり、その詳細については後述する。
【００１１】
本発明で使用される充填剤は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム及びグラファイトからなる群より選ばれる少なくとも１種からなることが好ましい。該充填剤は、窒化物充填剤又は金属充填剤のように加水分解及び／又は酸化を受けることが無く、化学的に安定である。また、酸化ベリリウムのような毒性も無い。さらに、比較的安価であり、経済的にも優れている。なかでもグラファイトは、熱伝導率を増加する効果が高いため、より少ない配合量で済むだけでなく、樹脂の機械的特性に与える影響が小さいので好ましい。
【００１２】
本発明で使用される加工助剤には、ポリテトラフロロエチレンが包含される。該加工助剤の例としては、繊維状のポリテトラフロロエチレン（特開平６−306212号公報、特開平７−324147号公報）、ポリアルキル（メタ）アクリレート等でカプセル封じされたポリテトラフロロエチレン（特開平9−25420号公報）、及び炭素数５〜30のポリアルキル（メタ）アクリレートと混合して凝固又はスプレードライされたポリテトラフロロエチレン（特開平11−124478号公報）などが挙げられ、なかでも炭素数５〜30ポリアルキル（メタ）アクリレートとポリテトラフロロエチレンからなるものが好ましく用いられる。上記各公報には、これらの加工助剤がポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、及びポリ塩化ビニル樹脂に対して効果的であることが記載されている。本発明で使用されるエラストマー類はこれらの樹脂とは全く性質が異なるが、意外なことに、該エラストマー類の加工性が向上されることが見出された。
【００１３】
上記各成分の配合割合は、エラストマー59.9〜90体積％、加工助剤0.1〜5 体積％及び充填剤5〜40体積％である。好ましくは、エラストマー65.5〜87体積％、加工助剤0.5〜3 体積％及び充填剤10〜30体積％で配合される。充填剤の配合割合が前記下限値未満では熱伝導率が充分に向上されず、一方、前記上限値より多いとデュロメータD硬度が高くなり過ぎる等、ダイアフラムとしての性能を損なう場合がある。ここで、各成分の体積比は、各々の重量を各比重で除して求めた値の比である。
【００１４】
本発明における樹脂組成物は、上記熱可塑性樹脂及び充填剤に加えて、表面処理剤をさらに含有することが好ましい。なかでもカップリング剤、例えばシランカップリング剤、が好ましい。又は、予めカップリング剤等の表面処理剤で表面処理された充填剤を使用してもよい。これにより充填剤の濡れ性が改良され、且つ、樹脂との相互作用が高まる結果、得られるダイアフラムの機械的特性が向上する。さらに、本発明の目的を損なわない範囲で、酸化防止剤等の慣用の添加剤を含有してもよい。
【００１５】
本発明のダイアフラムは、熱可塑性樹脂と充填剤及び、使用する場合には表面処理剤等、をミキサー等で混合し、一軸押出機、二軸押出機、ロール、バンバリーミキサー又は各種のニーダーを用いて所定の温度で混練し、得られた樹脂組成物を、射出成形、圧縮成形等により成形して作ることができる。混練の際、充填剤をサイドフィードしてもよい。本発明のダイアフラムを構成する樹脂組成物は、JIS K7215に従い測定されたデュロメータD硬度が、好ましくは30〜60、より好ましくは40〜50である。硬度が前記下限値未満であると、ダイアフラムと芯材の間のシール性が劣り、一方、前記上限値を超えるとフィルタープレス機による締付け力（通常４〜５MPa)による、ダイアフラムの圧縮永久歪みが大きくなる。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【００１７】
使用した樹脂等は以下のとおりである。
ポリウレタンエラストマー：レザミンP-880（商標）及びレザミンＰ−2294（商標）、大日精化（株）製
ポリエステルエラストマー：ペルプレンＰ30Ｂ（商標）、東洋紡（株）製
ポリアミドエラストマー：ダイアミド−PAE E40（商標）、ダイセル・ヒュルス社製
グラファイト： UFG−30(商標）、昭和電工（株）製
酸化アルミニウム：AS20（商標）、昭和電工（株）製
酸化マグネシウム：パイロキスマ（商標）、協和化学工業（株）製
加工助剤：メタブレンA−3000（商標）、三菱レイヨン（株）製
シランカップリング剤：KMB403（商標）、信越化学工業（株）製
【００１８】
実施例１〜 11 及び比較例１〜３
スクリュ径35mmの同方向２軸押出機を用いて、各成分を表１に示す体積％で溶融押出して、幅600mm×厚さ8mmのシートを作成し、該シートを長さ600mmに切断した。押出しの際に、量産可能な程度に加工性が良いものを○、そうでないものを×として成形加工性を評価した。
得られた各シートについて、熱伝導率を迅速熱伝導率計（QTM−D3、京都電子工業（株）製）を用いて室温にて測定し、引張り強度及び破断時伸びをJIS K7161に従い測定し、及び、デュロメーターD硬さをJIS K7215に従い夫々測定した。
次いで、該シートを賦形して一辺が４７０ｍｍのダイアフラムを作製し、フィルタープレス実機にセットし、圧搾流体として80℃温水を用いて濾過・圧搾（圧力：１MPa）を100回繰り返し、破断したものを×、欠陥及び／又は変形が見られたものを△、何ら問題が無かったものを○として評価した。結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】

【００２０】
表１から、本発明のダイアフラムはいずれも成形加工性が良く且つ熱伝導率が高いことが分かる。特にグラファイトを含むものは、その配合量が比較的少なくても熱伝導率が顕著に向上され、且つ、機械的物性にも優れる。実施例８及び11のダイアフラムは、本実機テストでは破断したものの、より穏やかなプレス条件下では充分使用に耐え得る。
【００２１】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の樹脂組成物は、所定のエラストマー、加工助剤及び充填剤の組合わせからなるので、高い熱伝導性と優れた加工特性を有し、該樹脂かからなるフィルタープレス用ダイアフラムは高い脱水効率を達成できる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin composition having a high thermal conductivity and a diaphragm for a squeezing filter press from the composition.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a squeezing filter press has been used for dewatering treatment of water sludge and the like. Various methods have been tried to increase the dehydration efficiency. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-153103 describes that a dehydration rate is improved by preventing a temperature drop of sludge derived from sludge using a heated fluid. However, the conventional diaphragm has a problem that the cycle time becomes long because the heat conductivity is small and the heat of the heated fluid is not easily transmitted to the sludge.
[0003]
Further, the moldability of the resin used for manufacturing the diaphragm is not always satisfactory.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Then, an object of this invention is to provide the diaphragm which consists of a resin composition which can give the diaphragm for filter presses with high heat conductivity with sufficient moldability, and this composition.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above object can be achieved by combining specific elastomers, additives and fillers in predetermined amounts.
That is, the present invention
59.9 to 90% by volume of at least one selected from the group consisting of polyurethane elastomers, polyester elastomers, and polyamide elastomers,
Processing aids including polytetrafluoroethylene 0.1-5% by volume, and fillers 5-40% by volume
And a thermal conductivity at room temperature of 0.4 to 2.0 W / m · ° C.
[0006]
The resin composition preferably has a durometer D hardness measured according to JIS K7215 of 30 to 65, more preferably 40 to 50.
The filler is preferably made of at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, magnesium oxide and graphite, and more preferably graphite.
The processing aid is preferably composed of polytetrafluoroethylene and a poly (meth) acrylate polymer having 5 to 30 carbon atoms.
It is preferable that the resin composition further includes a silane coupling agent.
Moreover, this invention provides the diaphragm for filter press which consists of the said resin composition.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The elastomer used in the present invention is at least one selected from the group consisting of polyurethane elastomers, polyester elastomers, and nylon elastomers.
As polyurethane elastomers, short-chain polyols such as ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, and bisphenol A are reacted with diisocyanates such as 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and 2,6-toluene diisocyanate. And a block copolymer having a long-chain polyol, for example, a polyether polyol and a polyester polyol, and a soft segment obtained by reacting the isocyanate.
[0008]
Polyester elastomers include polyester / polyether block copolymers composed of hard segments composed of aromatic crystalline polyester and soft segments composed of polyether, and hard segments composed of aromatic crystalline polyester and soft segments composed of aliphatic polyester. Examples thereof include polyester / polyester type block copolymers.
[0009]
Examples of the polyamide elastomer include a block copolymer having a hard segment made of nylon 6, 66, 610, 11, or 12, and a soft segment made of polyether or polyester. Examples of polyethers include diol poly (oxytetramethylene) glycol, poly (oxypropylene) glycol, and examples of polyesters include poly (ethylene adipate) glycol and poly (butylene-1,4-adipate) glycol. Etc.
[0010]
The thermal conductivity of each of the resins is generally 0.1 to 0.3 W / m · ° C., and it takes time to transmit the heat of the heated fluid used in the pressing process to the sludge, so that the cycle time becomes long. On the other hand, since the resin composition of the present invention contains a predetermined amount of filler and additive, it has a thermal conductivity of 0.4 to 2.0 W / m · ° C. In the present invention, the thermal conductivity is a value measured at room temperature using a rapid thermal conductivity meter, and details thereof will be described later.
[0011]
The filler used in the present invention is preferably composed of at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, magnesium oxide and graphite. The filler does not undergo hydrolysis and / or oxidation unlike the nitride filler or metal filler and is chemically stable. Moreover, there is no toxicity like beryllium oxide. Furthermore, it is relatively inexpensive and economically superior. Among these, graphite is preferable because it has a high effect of increasing the thermal conductivity, so that not only a smaller amount is required, but also the influence on the mechanical properties of the resin is small.
[0012]
The processing aid used in the present invention includes polytetrafluoroethylene. Examples of the processing aid include polytetrafluoroethylene encapsulated with fibrous polytetrafluoroethylene (JP-A-6-306212, JP-A-7-324147), polyalkyl (meth) acrylate, and the like. (Japanese Patent Laid-Open No. 9-25420), and polytetrafluoroethylene (Japanese Patent Laid-Open No. 11-124478) that is solidified or spray-dried by mixing with a polyalkyl (meth) acrylate having 5 to 30 carbon atoms. Of these, those composed of a polyalkyl (meth) acrylate having 5 to 30 carbon atoms and polytetrafluoroethylene are preferably used. Each of the above publications describes that these processing aids are effective for polyolefin resins, polystyrene resins, and polyvinyl chloride resins. Although the elastomers used in the present invention have completely different properties from these resins, it has been surprisingly found that the processability of the elastomers is improved.
[0013]
The blending ratio of each of the above components is 59.9 to 90% by volume of elastomer, 0.1 to 5% by volume of processing aid, and 5 to 40% by volume of filler. Preferably, it is blended in an amount of 65.5 to 87% by volume of elastomer, 0.5 to 3% by volume of processing aid and 10 to 30% by volume of filler. When the blending ratio of the filler is less than the lower limit value, the thermal conductivity is not sufficiently improved. On the other hand, when the filler content is higher than the upper limit value, the performance as a diaphragm may be impaired, for example, the durometer D hardness becomes too high. Here, the volume ratio of each component is a ratio of values obtained by dividing each weight by each specific gravity.
[0014]
The resin composition in the present invention preferably further contains a surface treatment agent in addition to the thermoplastic resin and the filler. Of these, coupling agents such as silane coupling agents are preferred. Alternatively, a filler that has been surface-treated with a surface treatment agent such as a coupling agent in advance may be used. As a result, the wettability of the filler is improved and the interaction with the resin is increased, resulting in an improvement in the mechanical properties of the resulting diaphragm. Furthermore, you may contain conventional additives, such as antioxidant, in the range which does not impair the objective of this invention.
[0015]
The diaphragm of the present invention is a mixture of a thermoplastic resin, a filler, and a surface treatment agent, if used, with a mixer or the like, and uses a single screw extruder, a twin screw extruder, a roll, a Banbury mixer, or various kneaders. The resin composition obtained by kneading at a predetermined temperature can be molded by injection molding, compression molding or the like. During kneading, the filler may be side fed. The resin composition constituting the diaphragm of the present invention has a durometer D hardness measured according to JIS K7215 of preferably 30 to 60, more preferably 40 to 50. If the hardness is less than the lower limit value, the sealing property between the diaphragm and the core material is poor. On the other hand, if the hardness exceeds the upper limit value, the compression set of the diaphragm due to the tightening force (usually 4 to 5 MPa) by the filter press machine. growing.
[0016]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0017]
The resins used are as follows.
Polyurethane elastomer: Resamine P-880 (trademark) and Resamine P-2294 (trademark), polyester elastomer manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd .: Perprene P30B (trademark), polyamide elastomer manufactured by Toyobo Co., Ltd .: Daiamido-PAE E40 (trademark) , Graphite manufactured by Daicel Huls, Inc .: UFG-30 (trademark), aluminum oxide manufactured by Showa Denko KK: AS20 (trademark), magnesium oxide manufactured by Showa Denko KK: Pyroxuma (trademark), manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd. Processing aid: Metablen A-3000 (trademark), Mitsubishi Rayon Co., Ltd. silane coupling agent: KMB403 (trademark), Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
Examples 1 11 and Comparative Examples 1 to 3
Each component was melt-extruded at a volume% shown in Table 1 using a twin screw extruder having a screw diameter of 35 mm to prepare a sheet having a width of 600 mm and a thickness of 8 mm, and the sheet was cut into a length of 600 mm. When extruding, the molding processability was evaluated with ○ indicating that the processability was good enough to be mass-produced and x indicating that it was not.
For each sheet obtained, the thermal conductivity was measured at room temperature using a rapid thermal conductivity meter (QTM-D3, manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.), and the tensile strength and elongation at break were measured according to JIS K7161. The durometer D hardness was measured according to JIS K7215.
Next, the sheet is shaped to produce a diaphragm with a side of 470 mm, set in a filter press actual machine, and filtered and pressed (pressure: 1 MPa) 100 times using 80 ° C. hot water as the pressing fluid, and broken. Was evaluated as x, a defect and / or a deformation was observed as Δ, and a defect was evaluated as O. The results are shown in Table 1.
[0019]
[Table 1]

[0020]
From Table 1, it can be seen that all of the diaphragms of the present invention have good moldability and high thermal conductivity. In particular, those containing graphite are remarkably improved in thermal conductivity even when the blending amount is relatively small, and are excellent in mechanical properties. Although the diaphragms of Examples 8 and 11 broke in this actual machine test, they can sufficiently withstand use under milder pressing conditions.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, since the resin composition of the present invention comprises a combination of a predetermined elastomer, processing aid and filler, it has high thermal conductivity and excellent processing characteristics, and is used for a filter press made of the resin. The diaphragm can achieve high dewatering efficiency.

Claims

59.9 to 90% by volume of at least one selected from the group consisting of polyurethane elastomers, polyester elastomers, and polyamide elastomers,
Processing aids including polytetrafluoroethylene 0.1-5% by volume, and fillers 5-40% by volume
And a resin composition having a thermal conductivity at room temperature of 0.4 to 2.0 W / m · ° C.

The resin composition according to claim 1, wherein the durometer D hardness measured according to JIS K7215 is 30 to 65.

The resin composition according to claim 2, wherein the durometer D hardness measured according to JIS K7215 is 40-50.

The resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the filler comprises at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, magnesium oxide and graphite.

The resin composition according to claim 4, wherein the filler comprises graphite.

The resin composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the processing aid comprises polytetrafluoroethylene and a poly (meth) acrylate polymer having 5 to 30 carbon atoms.

The resin composition according to claim 1, further comprising a silane coupling agent.

The diaphragm for filter press which consists of a resin composition of any one of Claims 1-7.