JP4073469B2 - プラスチック成形機洗浄用樹脂組成物 - Google Patents

Description

成形機によるプラスチック押出成形或いは射出成形作業終了後、当該成形機のシリンダー及びノズル内に残留する樹脂、その充填剤及び着色剤などの添加物を除去するための洗浄用樹脂組成物に関する。

プラスチックの押出成形或いは射出成形加工において、使用樹脂或いは樹脂組成物の品種又は銘柄切り替えの際に、先行樹脂或いは樹脂組成物の影響を排除するために、各種の手段が取られている。特に着色された樹脂の成形では、青色、黒色等の濃色系の品種から白色等の淡色系の品種に切り替える際には、成形機の分解掃除や汎用樹脂又は再生樹脂による成形機内の共洗い等の煩雑な作業と、長時間の生産中止を伴う洗浄作業を強いられてきた。そこで、これらの問題を解消する方法として、成形機内を洗浄するための洗浄用樹脂組成物が開発されている。

例えば、ポリメチルメタクリート樹脂を粉砕した物が市販され、このものを成形機ホッパーから投入して成形機内部に残存する成形用樹脂を除去する方法があるが、洗浄中にポリメチルメタクリート樹脂が分解して刺激臭を発生し、作業環境を悪化させる場合がある。
また、作業性を改善する目的で、熱可塑性樹脂にアルキルベンゼンスルフォン酸塩を混合して押出混練機で溶融混練し、洗浄用樹脂組成物とする技術が提案されている。しかしながら、この提案の洗浄用樹脂組成物では、洗浄効果が不十分なケースがある。（特許文献１）

また、界面活性剤と無機物を用いた洗浄剤５０〜８５重量％を含有するペレット状樹脂組成物を製造し、ポリスチレンやポリプロピレン等の汎用熱可塑性樹脂にブレンドして洗浄用に使用する提案もあるが、この提案の洗浄用樹脂組成物においても、洗浄効果が不十分なケースがある。（特許文献２）
そして、ゲル分率が５〜２５％のポリエチレン樹脂単独若しくは界面活性剤を併用した洗浄剤も提案されているが、この提案のものも洗浄効果が不十分な場合がある。（特許文献３）

さらに、ポリエステル樹脂成形品粉砕物、界面活性剤及び熱可塑性樹脂から成る洗浄剤組成物も提案されているが、この提案のものでは３００℃以上の高温下で洗浄能力が低下する場合もある。（特許文献４）
その一方で、架橋ポエチレン樹脂は電線被覆材、床暖房用パイプ、発泡材等に広く使用されている。しかし、その廃材は加熱しても溶融しないため、再利用が進んでいない。
特公平６−２４７２４号公報 特公平７−５３３７７号公報 特開２００２−２１０７４８号公報 特開平１１−２２７０００号公報

本発明の課題は、使用済みの架橋ポリエチレン樹脂を再利用して、刺激臭が少なく、洗浄効果が高く且つ安価で汎用性に富み、３００℃を上回る温度領域でも洗浄効果が低下しないプラスチック成形機洗浄用樹脂組成物を提供することにある。

本発明者は、架橋ポリエチレン樹脂廃材の粉砕物は、加熱しても溶融しないこと、シリンダーやスクリュー等の金属素材と比較して柔らかいこと、更に、架橋ポリエチレン樹脂は前記金属素材に対して密着性がほとんど無いことから、この特性を活用すべく鋭意検討した結果、熱可塑性樹脂（Ａ）に対し、主成分としての架橋ポリエチレン樹脂廃材の粉砕物（Ｂ）と、アルカリ金属炭酸塩（Ｅ）と、を必須成分として含んで成るプラスチック成形機洗浄用樹脂組成物により、また、該樹脂組成物において、さらに、界面活性剤（Ｄ）を必須成分として含んで成る樹脂組成物により、そして、該樹脂組成物において、さらに、無機充填剤（Ｃ）を必須成分として含んで成る樹脂組成物により、顕著に前述の課題を解決できることを見出し、本発明の完成に到達した。

即ち本発明は、熱可塑性樹脂（Ａ）１００重量部に対し、主成分としての架橋ポリエチレン樹脂廃材の粉砕物（Ｂ）２０〜１５０重量部と、アルカリ金属炭酸塩（Ｅ）１〜３５重量部と、を必須成分として含んで成るプラスチック成形機洗浄用樹脂組成物、また、該樹脂組成物において、さらに、界面活性剤（Ｄ）５〜２５重量部を必須成分として含んで成る樹脂組成物、そして、該樹脂組成物において、さらに、無機充填剤（Ｃ）５〜５０重量部を必須成分として含んで成る樹脂組成物を提供する。

本発明に係るプラスチック成形機洗浄用樹脂組成物によれば、架橋ポリエチレン廃材を用い、それと相乗効果のある添加剤としてのアルカリ金属炭酸塩と組み合わせる事で、その洗浄作業が著しく改善され、なお且つ、洗浄作業による廃棄物が減量できる。その上、２００℃程度のポリオレフィン樹脂の洗浄から、ＰＰＳ樹脂のような３００℃を上回る温度領域まで、高い洗浄性並びに易置換性を発揮する。このことにより、産業廃棄物となっている架橋ポリエチレン樹脂廃材を有効活用でき、しかも、洗浄能力が高い材料が故に、洗浄作業から発生する廃棄プラスチック材料も減じることができ、環境保全に貢献できる。

本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明でいう、熱可塑性樹脂（Ａ）としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリルニトリル樹脂、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体等の汎用樹脂が用いられる。より好ましくは架橋ポリエチレン樹脂と化学構造が類似しているポリエチレン樹脂が最適である。

架橋ポリエチレン樹脂廃材の粉砕物（Ｂ）とは、使用済みの電線被覆材、床暖房用パイプ材、発泡体等の架橋ポリエチレン樹脂成形品や、それらの製造段階で発生した架橋ポリエチレン樹脂廃棄物等の粉砕物であり、このような架橋ポリエチレン樹脂廃材を最大長０．０５〜１０ｍｍ程度、より好ましくは０．１〜３ｍｍ程度に粉砕したものが用いられる。最大長が０．０５ｍｍ以下でも、１０ｍｍ以上でも組成物を溶融混練する際に作業性が劣る。その添加量は２０〜１５０重量部、より好ましくは４０〜１００重量部である。添加量が２０重量部より少ない場合は、加熱溶融した時の洗浄剤の溶融粘度が小さく、洗浄能力が低い。また、１５０重量部より多く添加した場合には、溶融混練法にて組成物を製造する際にスクリュー負荷が大きくなり、製造が困難となる。

無機充填材（Ｃ）とは、ベントナイト、タルク、マイカ、クレー、ゼオライト、ワラストナイト、カオリン、パーライト、ケイソウ土、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、ハイドロタルサイト、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛等であり、これらの単独又は２種以上の組み合わせで使用される。特に粘土鉱物モンモリロナイトの結晶表面に４級アンモニュウムカチオンを付随させた有機モンモリロナイトが好適である。その添加量は５〜５０重量部、より好ましくは１０〜４０重量部である。添加量が５重量部より少ない場合は、この充填材が成形機内のシリンダー及びスクリューに付着する前樹脂の残留物を物理的に剥離させる機能が弱く、洗浄能力が低い。また、５０重量部より多く添加した場合には、洗浄能力は高いが、シリンダー及びスクリューを傷付け、機械的磨耗をもたらす。

界面活性剤（Ｄ）としては、ノニオン系、アニオン系、カチオン系、非イオン系の何れのタイプでも問題なく、具体的には直鎖アルキルベンゼンスルフォン酸塩、ステアリン酸等が好適に用いられる。この添加量は５〜２５重量部、より好ましくは１０〜２０重量部である。添加量が５重量部より少ない場合は、この界面活性剤による洗浄効果の相乗効果が少ない。また、２５重量部より多く添加した場合には、添加量に比例して洗浄効果が増大しない。

アルカリ金属炭酸塩（Ｅ）とは、炭酸水素ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸ナトリム等であり、これらの単独又は２種以上の組み合わせで使用される。その添加量は１〜３５重量部、好ましくは６〜２０重量部である。添加量が１重量部より少ない場合は、アルカリ金属炭酸塩による洗浄効果の相乗効果が少ない。また、３５重量部より多く添加した場合には、添加量に比例して洗浄効果が増大しない。
アルカリ金属炭酸塩の添加による洗浄効果の増大は、シリンダー及びノズル部の洗浄作業中に、樹脂に付着した微量の水分で洗浄剤の系をアルカリ性にして洗浄効果を高めるものと推測される。

ポリテトラフルオロエチレン樹脂（Ｆ）とは、フッ素樹脂の中で最も多く使用されているＰＴＦＥと略称されているもので、特に粉体状であることが望ましく、例えば、ＰＴＦＥの生テープ等の粉砕再生品も好適に用いることができる。その添加量は、好ましくは０．０５〜１０重量部である。ここで、このポリテトラフルオロエチレン樹脂（Ｆ）は、主に粘度調整剤として作用するもので、適量の添加により樹脂組成物の粘度を適度に上昇させて、シリンダー及びスクリューをゆっくりより確実に洗浄することが可能となる。

なお、本発明においては、その利用分野の要望に合わせて、本発明の目的を損なわない範囲で、酸化防止剤、熱安定剤等の各種添加剤を配合することが出来る。

次に、プラスチック成形機の洗浄剤としての本発明に係る樹脂組成物の混練・製造方法について説明する。
本発明の洗浄剤は、熱可塑性樹脂（Ａ）、架橋ポリエチレン樹脂廃材の粉砕物（Ｂ）、無機充填剤（Ｃ）、界面活性剤（Ｄ）、アルカリ金属炭酸塩（Ｅ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（Ｆ）を各々所定の比率で計量し、Ｖミキサー、タンブラー、リボンブレンダー等を用いて予備混合した後、一軸若しくは二軸混練押出機、ニーダー、バンバリミキサー等にて加熱溶融混練し、その後、カットしてペレット状に若しくは粉砕して不定形状品にすることにより得ることができる。ただし、本発明の洗浄用樹脂組成物の混練・製造方法は前記の方法に限定されるものではない。

以下、実施例により本発明を具体的説明にする。
（参考例１）
高密度ポリエチレン樹脂（ＭＩ＝２０）（Ａ）１００重量部に、電線被覆廃材の架橋ポリエチレンをプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｂ）を６３．６重量部、直鎖アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム（Ｄ）を１８．２重量部それぞれ秤量し、Ｖミキサーで混合した。そして、その混合物を２軸押し出し機によりシリンダー温度２００℃〜２４０℃、スクリュー回転数１７５ＲＰＭで押し出してペレットとし、洗浄剤とした。次いで、その洗浄剤の効果を評価するため、７５トン射出成形機を用い、成形のシリンダー温度は２３０℃〜２５０℃で、まずポリプロピレン樹脂の黒色品を成形し、成形終了後シリンダーを引きスクリューを回転させて、前材料を完全に開放で排出させた。その後、ここで製造した洗浄剤５００ｇを成形機に流し、開放でスクリューを回転させ、洗浄作業を洗浄剤が無くなるまで行った。続いて、ポリスチレン樹脂を成形機に投入して１００×１００×３ｍｍの平板を成形し、全体が透明板になるまでの成形ショットの全板のスプルーとランナー部を含めた成形品の重量の総量を比較した。この成形のシリンダー温度は、２３０℃〜２５０℃であった。本参考例の場合、透明板になるまでの全ショットの総重量は２３０ｇで、その後は、全く透明なポリスチレン樹脂の平板を成形することができた。

（参考例２）
高密度ポリエチレン樹脂（ＭＩ＝２０）（Ａ）１００重量部に、電線被覆廃材の架橋ポリエチレンをプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｂ）を６３．６重量部、有機ベントナイト（Ｃ）を１８．２重量部それぞれ秤量し、Ｖミキサーで混合した。そして、その混合物を参考例１と同様に２軸押し出し機でペレット化して洗浄剤を作製した。次いで、その洗浄剤の効果を評価するため、参考例１と同じ方法で評価した。本参考例の場合、透明板になるまでの全ショットの総重量は２９２ｇで、その後は、全く透明なポリスチレン樹脂の平板を成形することができた。

（実施例１）
高密度ポリエチレン樹脂（ＭＩ＝２０）（Ａ）１００重量部に、電線被覆廃材の架橋ポリエチレンをプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｂ）を６３．６重量部、セスキ炭酸ナトリウム（Ｅ）を１８．２重量部それぞれ秤量し、Ｖミキサーで混合した。そして、その混合物を２軸押し出し機によりシリンダー温度２００℃〜２４０℃、スクリュー回転数１７５ＲＰＭで押し出してペレットとし、洗浄剤とした。次いで、その洗浄剤の効果を評価するため、参考例１と同じ方法で評価した。本実施例の場合、透明板になるまでの全ショットの総重量は２８７．２ｇで、その後は、全く透明なポリスチレン樹脂の平板を成形することができた。

（参考例３）
高密度ポリエチレン樹脂（ＭＩ＝２０）（Ａ）１００重量部に、電線被覆廃材の架橋ポリエチレンをプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｂ）を７０重量部、有機ベントナイト（Ｃ）を２０重量部、直鎖アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム（Ｄ）を１０重量部それぞれ秤量し、Ｖミキサーで混合した。そして、その混合物を２軸押し出し機によりシリンダー温度２００℃〜２４０℃、スクリュー回転数１７５ＲＰＭで押し出してペレットとし、洗浄剤とした。次いで、その洗浄剤の効果を評価するため、参考例１と同じ方法で評価した。本参考例の場合、透明板になるまでの全ショットの総重量は２７４ｇで、その後は、全く透明なポリスチレン樹脂の平板を成形することができた。

（実施例２）
高密度ポリエチレン樹脂（ＭＩ＝２０）（Ａ）１００重量部に、電線被覆廃材の架橋ポリエチレンをプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｂ）を７０重量部、直鎖アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム（Ｄ）を１０重量部、セスキ炭酸ナトリウム（Ｅ）を２０重量部それぞれ秤量し、Ｖミキサーで混合した。そして、その混合物を２軸押し出し機によりシリンダー温度２００℃〜２４０℃、スクリュー回転数１７５ＲＰＭで押し出してペレットとし、洗浄剤とした。次いで、その洗浄剤の効果を評価するため、比較例１と同じ方法で評価した。本実施例の場合、透明板になるまでの全ショットの総重量は２７９ｇで、その後は、全く透明なポリスチレン樹脂の平板を成形することができた。

（実施例３）
高密度ポリエチレン樹脂（ＭＩ＝２０）（Ａ）１００重量部に、電線被覆廃材の架橋ポリエチレンをプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｂ）を７０重量部、有機ベントナイト（Ｃ）を１０重量部、直鎖アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム（Ｄ）を１０重量部、セスキ炭酸ナトリウム（Ｅ）を１０重量部それぞれ秤量し、Ｖミキサーで混合した。そして、その混合物を２軸押し出し機によりシリンダー温度２００℃〜２４０℃、スクリュー回転数１７５ＲＰＭで押し出してペレットとし、洗浄剤とした。次いで、その洗浄剤の効果を評価するため、比較例１と同じ方法で評価した。本実施例の場合、透明板になるまでの全ショットの総重量は２６７ｇで、その後は、全く透明なポリスチレン樹脂の平板を成形することができた。

（実施例４）
高密度ポリエチレン樹脂（ＭＩ＝２０）（Ａ）１００重量部に、電線被覆廃材の架橋ポリエチレンをプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｂ）を４０重量部、有機ベントナイト（Ｃ）を３０重量部、直鎖アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム（Ｄ）を１０重量部、セスキ炭酸ナトリウム（Ｅ）を２０重量部それぞれ秤量し、Ｖミキサーで混合した。そして、その混合物を２軸押し出し機によりシリンダー温度２００℃〜２４０℃、スクリュー回転数１７５ＲＰＭで押し出してペレットとし、洗浄剤とした。次いで、その洗浄剤の効果を評価するため、比較例１と同じ方法で評価した。本実施例の場合、透明板になるまでの全ショットの総重量は１８４ｇで、その後は、全く透明なポリスチレン樹脂の平板を成形することができた。

（参考例４）
参考例１と同じポリエチレン樹脂１００重量部に、アクリル系洗浄剤（タイホー工業製タイクリーン）を１００重量部混合して、洗浄剤とした。そして、その混合物を参考例１と同様の射出成形機を用いて同様の方法で評価した。本参考例の場合、透明板になるまでの全ショットの総重量は３１９ｇで、その後は、全く透明なポリスチレン樹脂の平板を成形することができた。

（参考例５）
参考例１と同じポリエチレン樹脂１００重量部に、参考例１に使った架橋ポリエチレン樹脂の粉砕物を１００重量部混合し、同様に溶融押し出ししてペレット化した。そして、そのペレットを洗浄剤として、参考例１と同様の方法で評価した。本参考例の場合、透明板になるまでの全ショットの総重量は４６１ｇで、その後は、全く透明なポリスチレン樹脂の平板を成形することができた。

（参考例６）
参考例１と同じポリエチレン樹脂１００重量部に、同様の架橋ポリエチレン樹脂の粉砕物を１００重量部、直鎖アルキルベンゼンスルフォン酸ソーダを３重量部混合し、溶融押し出ししてペレットを製造した。そして、そのペレットを洗浄剤として参考例１と同様に評価した。本参考例の場合、透明板になるまでの全ショットの総重量は３７９ｇで、その後は、全く透明なポリスチレン樹脂の平板を成形することができた。

（参考例７）
参考例１で製造された洗浄剤を評価するにあたり、前材料がガラス繊維強化ＰＰＳ樹脂の黒色品で、次成形材料が同材料のナチュラル品の場合における洗浄効果を評価した。この場合の射出成形機のシリンダー温度は、３２０℃〜３４０℃であり、方法は、参考例１と同様の方法によった。ただしナチュラル品の成形品色に変ったショット数の総重量で表示し、本参考例の場合、全ショットの総重量は２６５ｇであった。

（実施例５）
実施例３で製造された洗浄剤を評価するにあたり、前材料がガラス繊維強化ＰＰＳ樹脂の黒色品で、次成形材料が同材料のナチュラル品の場合における洗浄効果を評価した。この場合の射出成形機のシリンダー温度は、３２０℃〜３４０℃であり、方法は、参考例１と同様の方法によった。ただしナチュラル品の成形品色に変ったショット数の総重量で表示し、本実施例の場合、全ショットの総重量は１７７ｇであった。

（参考例８）
高密度ポリエチレン樹脂（ＭＩ＝４．５）（Ａ）１００重量部に、電線被覆廃材の架橋ポリエチレンをプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｂ）を４５．５重量部、炭酸カルシウム（Ｃ）を２３．６重量部、直鎖アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム（Ｄ）を９．１重量部、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（Ｆ）を３．６重量部それぞれ秤量し、Ｖミキサーで混合した。そして、その混合物を２軸押し出し機によりシリンダー温度２００〜２４０℃、スクリュー回転数１７５ＲＰＭで押し出してペレットとし、洗浄剤とした。次いで、その洗浄剤の効果を評価するため、参考例１と同じ方法で評価した。本参考例の場合、透明板になるまでの全ショットの総重量は２１０ｇで、その後は、全く透明なポリスチレン樹脂の平板を成形することができた。

Claims (3)

1. 熱可塑性樹脂（Ａ）１００重量部に対し、主成分としての架橋ポリエチレン樹脂廃材の粉砕物（Ｂ）２０〜１５０重量部と、アルカリ金属炭酸塩（Ｅ）１〜３５重量部と、を含んで成るプラスチック成形機洗浄用樹脂組成物。
2. さらに、界面活性剤（Ｄ）５〜２５重量部を含んで成る請求項１に記載のプラスチック成形機洗浄用樹脂組成物。
3. さらに、無機充填剤（Ｃ）５〜５０重量部を含んで成る請求項２に記載のプラスチック成形機洗浄用樹脂組成物。