JP4917566B2

JP4917566B2 - プラスチック成形機洗浄用樹脂組成物

Info

Publication number: JP4917566B2
Application number: JP2008101347A
Authority: JP
Inventors: 重治新井
Original assignee: 株式会社テクノプラス
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2028-04-09
Also published as: JP2009249559A

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等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、様々な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あるいは透明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、プラスチック成形機内を洗浄するための各種洗浄用樹脂組成物が開発されている。

ところで、架橋ポリエチレン樹脂は、電線被覆材、床暖房用パイプ及び発泡材等に幅広く利用されているが、上記プラスチック成形機内の洗浄にも好適であることが知られている（特許文献１）。しかしながら、架橋ポリエチレン樹脂単独での使用では、成形機の運転時における負荷が大きくなるという問題がある。そこで、このような問題を解決するために、架橋ポリエチレン樹脂と、熱可塑性樹脂としてのポリエチレン樹脂と、界面活性剤等の各種添加剤とを含んで成る樹脂組成物も提案されているが（特許文献２）、洗浄能力という点では未だ改善の余地が残されている。
特開昭５４−２９３５１号公報特開平０３−９９８２２号公報

本発明は、従来の架橋ポリエチレン樹脂を含んで成るプラスチック成形機洗浄用樹脂組成物の改良に係るものであり、その課題は、洗浄能力においてより優れた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、かかる課題を解決すべく鋭意検討した結果、化学構造的に互いに異なる第１の熱可塑性樹脂（Ａ）及び第２の熱可塑性樹脂（Ｂ）の組合せと架橋ポリエチレン樹脂（Ｃ）の細片と界面活性剤（Ｄ）とを、それぞれ所定範囲の比率で配合することで、それらの相乗効果によって、より少ない使用量で優れた洗浄能力を発揮するプラスチック成形機の洗浄剤が得られることを見出した。そして、上記第１の熱可塑性樹脂（Ａ）及び第２の熱可塑性樹脂（Ｂ）の組合せとして、高密度ポリエチレン樹脂とポリプロピレン系樹脂とを組み合わせた場合に、特に優れた洗浄能力を発揮することを確認した。
ここで洗浄能力とは、洗浄剤により成形機内に残留しスクリューやその周囲のシリンダー等に付着した先行樹脂が全て排出されて、該洗浄剤で完全に置き換えられるまでの「洗浄剤への置換性」と、該洗浄剤の排出後、成形機内に残留した洗浄剤が後続樹脂と共に全て排出されて、該後続樹脂へと完全に切り替えられるまでの「後続樹脂への切替性」、すなわち「洗浄剤の自己排出性」とにより評価されるもので、本発明者は、上記第１の熱可塑性樹脂（Ａ）単独よりも、むしろ、それと上記第２の熱可塑性樹脂（Ｂ）とを組み合わせることにより、上記「洗浄剤の自己排出性」が向上し洗浄能力が著しく改善されることを見出して本発明に至ったのである。
したがって、本発明に係るプラスチック成形機洗浄用樹脂組成物は、第１の熱可塑性樹脂（Ａ）としての高密度ポリエチレン樹脂１００重量部に対し、第２の熱可塑性樹脂（Ｂ）としてのポリプロピレン系樹脂２０〜５００重量部と、架橋ポリエチレン樹脂（Ｃ）の細片２０〜５００重量部と、界面活性剤（Ｄ）１〜５０重量部と、を含んで成ることを特徴としている。

ところで、上記架橋ポリエチレン樹脂（Ｃ）は、加熱しても溶融せず、また、プラスチック成形機におけるシリンダーやスクリュー等の金属素材と比較して軟質であり、しかも、当該金属素材に対する密着性がほとんど無いという特性を有していることから、上記樹脂組成物中に細かな樹脂片として配合させると、プラスチック成形機内の洗浄に非常に効果的である。その一方で、当該架橋ポリエチレン樹脂は、電線被覆材や床暖房用パイプや発泡剤等に幅広く利用されているが、上述のように加熱溶融せず再生が困難であるため、再利用が進んでいないというのが実状である。そこで、本発明に係るプラスチック成形機洗浄用樹脂組成物においては、上記架橋ポリエチレン樹脂（Ｃ）の細片が、架橋ポリエチレン樹脂廃材の粉砕物であることが望ましい。

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、第１の熱可塑性樹脂（Ａ）としての高密度ポリエチレン樹脂と、第２の熱可塑性樹脂（Ｂ）としてのポリプロピレン系樹脂と、架橋ポリエチレン樹脂（Ｃ）の細片と、界面活性剤（Ｄ）との相乗効果により、洗浄能力が著しく改善され、プラスチック成形機内をより速やかに洗浄することが可能な洗浄剤を提供することができる。したがって、プラスチック成形機における品種換え等の際に、短時間にて該成形機内を洗浄することが可能となる。また、洗浄能力が高いが故に、洗浄作業から発生する廃棄物としての樹脂材料を減量することができ、しかも、上記架橋ポリエチレン樹脂（Ｃ）として架橋ポリエチレン樹脂廃材をも利用することができるため、環境保全にも貢献することができる。

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、第１の熱可塑性樹脂（Ａ）としては、架橋ポリエチレン樹脂と化学構造的に類似したポリエチレン系樹脂がより好適に用いられるが、その中でも特に高密度ポリエチレン樹脂が最適である。
一方、第２の熱可塑性樹脂（Ｂ）としては、上記第１の熱可塑性樹脂（Ａ）と部分相溶するか或いは非相溶で、同じ温度領域にて溶融するポリプロピレン系樹脂又はポリスチレン系樹脂がより好適に用いられるが、その中でも特にポリプロピレン系樹脂としてはポリプロピレンホモポリマー樹脂が最適であり、ポリスチレン系樹脂としてはポリスチレン樹脂又はＡＳ樹脂（アクリロニトリル・スチレン樹脂）が最適である。そして、その添加量は、上記第１の熱可塑性樹脂（Ａ）１００重量部に対して、好ましくは２０〜５００重量部であるが、より好ましくは３０〜３５０重量部である。添加量が２０重量部よりも少ない場合には、自己排出性に劣り後続材料への切り替え性が悪化する。また、５００重量部よりも多く添加した場合にも同様のことが起こる。

また、架橋ポリエチレン樹脂（Ｃ）としては、０．０５〜３ｍｍ程度の細かな樹脂片としたものがより好適に用いられるが、特に、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が、コストや環境保全の観点からすれば最適である。そして、その添加量は、上記第１の熱可塑性樹脂（Ａ）１００重量部に対して、好ましくは２０〜５００重量部であるが、より好ましくは３０〜３５０重量部である。添加量が２０重量部よりも少ない場合には、洗浄剤を加熱溶融させた時の見かけの溶融粘度が小さく、洗浄能力が低下してしまう。一方、５００重量部よりも多く添加した場合には、溶融混練法にて洗浄剤を製造する際にスクリュー負荷が大きくなり、製造が非常に困難となる。

さらに、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、非イオン系の何れであっても良いが、特に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。そして、その添加量は、好ましくは１〜５０重量部であるが、より好ましくは６〜４０重量部である。添加量が１重量部よりも少ない場合には、この界面活性剤による洗浄能力の相乗効果が少なく、また、５０重量部よりも多く添加した場合には、添加量に比例して洗浄能力が改善しない。

なお、本発明においては、上記洗浄剤組成（すなわち、第１の熱可塑性樹脂（Ａ）、第２の熱可塑性樹（Ｂ）、架橋ポリエチレン樹脂（Ｃ）及び界面活性剤（Ｄ）の混合物）に対し、アルカリ金属炭酸塩として、炭酸水素ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム等から１種以上を加えても良く、また、その他の添加剤として、炭酸カルシウム、タルク、クレー、ワラストナイト、ベントナイト、ガラス繊維等の無機充填剤を添加しても良い。さらに、滑剤として、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、フッ素樹脂等を添加することも可能である。すなわち、本発明の目的を損なわない範囲において、上記洗浄剤組成に対し各種添加剤を配合することができる。

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製造方法について説明する。
本発明に係る樹脂組成物から成る洗浄剤は、第１の熱可塑性樹脂（Ａ）、第２の熱可塑性樹脂（Ｂ）、架橋ポリエチレン樹脂（Ｃ）及び界面活性剤（Ｄ）を、各々所定の比率で秤量して機械的に混合した後、加熱溶融混練し、それを粒状に形成することにより得られる。上記秤量物の機械的混合は、Ｖミキサー、タンブラー、リボンブレンダー等を用いて行うことができる。そして、そこで得られた秤量混合物は、一軸若しくは二軸混練押出機等による加熱混練押し出しによってストランド状に押し出され、その後、カットにより小片化されて粒状に形成される。また、上記秤量混合物を加熱ニーダー又はバンバリーで混練して、それを粉砕処理により小片化して粒状に形成することも可能である。ただし、本発明に係る樹脂組成物の製造方法は、これらに限定されるものではない。また、本発明の目的を損なわない範囲において、上記秤量物に対し、さらに各種添加剤を配合することが可能であることは言うまでもない。

以下、実施例により本発明を具体的説明にする。
（実施例１）
高密度ポリエチレン樹脂（ＭＩ＝０．５、１９０℃）（Ａ）１００重量部に対し、ポリプロピレンホモポリマー樹脂（ＭＩ＝１１、２３０℃）（Ｂ）１１０重量部、電線被覆廃材の架橋ポリエチレン樹脂をプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｃ）５８重量部、界面活性剤としての直鎖アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム（Ｄ）１８重量部をそれぞれ秤量し、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２００ＲＰＭで押し出し、カットして粒状のペレットとし、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、成形機のシリンダー温度２３０℃〜２５０℃で、まず先行材料であるポリスチレン樹脂の乳白色品を成形し、成形終了後シリンダーを引きスクリューを回転させて、上記先行材料を完全開放状態で排出させた。その後、ここで製造した洗浄剤２５０ｇを成形機に流し、スクリューを回転させ、シリンダー内で計量状態にした後、ノズルを金型にタッチさせて、１００×１００×３ｍｍの平板の成形作業を行った。洗浄剤が無くなると直ちに後続材料である無色透明なポリスチレン樹脂を成形機に投入して、成形作業を続行し、洗浄剤の投入から後続材料の平板全体が完全に無色透明になるまでの全成形ショットにおけるスプルーとランナー部を含めた樹脂材料の総重量（すなわち、成形機内に残って付着していた先行樹脂の重量と、投入された洗浄剤の重量と、該洗浄剤が完全に排出されて後続樹脂の平板が無色透明になるまでに投入された該後続樹脂の重量との合計重量）を比較した。
本実施例の場合、上記洗浄剤の投入から後続材料が完全に無色透明な平板になるまでの全成形ショットにおいて計量された樹脂の総重量は１１５３ｇで、その後は、全く無色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＝０．５、１９０℃）（Ａ）１００重量部に対し、ポリプロピレンホモポリマー樹脂（ＭＩ＝１１、２３０℃）（Ｂ）１００重量部、電線被覆廃材の架橋ポリエチレン樹脂をプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｃ）９１重量部、界面活性剤としての直鎖アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム（Ｄ）１８．２重量部をそれぞれ秤量し、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２００ＲＰＭで押し出し、カットして粒状のペレットとし、洗浄剤とした。
次いで、その洗浄剤の効果を上記実施例１と同じ方法で評価した。
本実施例の場合、上記洗浄剤の投入から後続材料が完全に無色透明な平板になるまでの全成形ショットにおいて計量された樹脂の総重量は８２８ｇで、その後は、全く無色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＝０．５、１９０℃）（Ａ）１００重量部に対し、ポリプロピレンホモポリマー樹脂（ＭＩ＝１２、２３０℃）（Ｂ）６０重量部、電線被覆廃材の架橋ポリエチレン樹脂をプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｃ）３０重量部、界面活性剤としての直鎖アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム（Ｄ）１２重量部をそれぞれ秤量し、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２００ＲＰＭで押し出し、カットして粒状のペレットとし、洗浄剤とした。
次いで、その洗浄剤の効果を上記実施例１と同じ方法で評価した。
本実施例の場合、上記洗浄剤の投入から後続材料が完全に無色透明な平板になるまでの全成形ショットにおいて計量された樹脂の総重量は１３４６ｇで、その後は、全く無色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１）
高密度ポリエチレン樹脂（ＭＩ＝０．５、１９０℃）（Ａ）１００重量部に対し、ポリスチレン樹脂（ＭＩ＝５０、２２０℃）（Ｂ）１０１重量部、電線被覆廃材の架橋ポリエチレン樹脂をプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｃ）１０１重量部、界面活性剤としての直鎖アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム（Ｄ）１０重量部をそれぞれ秤量し、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２００ＲＰＭで押し出し、カットして粒状のペレットとし、洗浄剤とした。
次いで、その洗浄剤の効果を上記実施例１と同じ方法で評価した。
本実施例の場合、上記洗浄剤の投入から後続材料が完全に無色透明な平板になるまでの全成形ショットにおいて計量された樹脂の総重量は１０９０ｇで、その後は、全く無色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＝０．５、１９０℃）（Ａ）１００重量部に対し、ＡＳ樹脂（ＭＩ＝７０、２２０℃）（Ｂ）１０３重量部、電線被覆廃材の架橋ポリエチレン樹脂をプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｃ）１０３重量部、界面活性剤としての直鎖アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム（Ｄ）２０重量部をそれぞれ秤量し、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２００ＲＰＭで押し出し、カットして粒状のペレットとし、洗浄剤とした。
次いで、その洗浄剤の効果を上記実施例１と同じ方法で評価した。
本実施例の場合、上記洗浄剤の投入から後続材料が完全に無色透明な平板になるまでの全成形ショットにおいて計量された樹脂の総重量は８９１ｇで、その後は、全く無色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。

（比較例１）
高密度ポリエチレン樹脂（ＭＩ＝０．５、１９０℃）（Ａ）１００重量部に対し、電線被覆廃材の架橋ポリエチレン樹脂をプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｃ）４５．４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）９．１重量部をそれぞれ秤量し、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、カットして粒状のペレットとし、洗浄剤とした。
次いで、その洗浄剤の効果を上記実施例１と同じ方法で評価した。
本比較例の場合、上記洗浄剤の投入から後続材料が完全に無色透明な平板になるまでの全成形ショットにおいて計量された樹脂の総重量は２００２ｇで、その後は、全く無色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。

（比較例２）
高密度ポリエチレン樹脂（ＭＩ＝１２、１９０℃）（Ａ）１００重量部に対し、電線被覆廃材の架橋ポリエチレン樹脂をプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｃ）４５．４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）９．１重量部をそれぞれ秤量し、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２００ＲＰＭで押し出し、カットして粒状のペレットとし、洗浄剤とした。
次いで、その洗浄剤の効果を上記実施例１と同じ方法で評価した。
本比較例の場合、上記洗浄剤の投入から後続材料が完全に無色透明な平板になるまでの全成形ショットにおいて計量された樹脂の総重量は１６１９ｇで、その後は、全く無色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。

（比較例３）
高密度ポリエチレン樹脂（ＭＩ＝０．５、１９０℃）（Ａ）１００重量部に対し、同じ高密度ポリエチレン樹脂（ＭＩ＝１２、１９０℃）（Ａ）１００重量部、電線被覆廃材の架橋ポリエチレン樹脂をプラスチック粉砕機で０．２〜２．５ｍｍに粉砕した粉砕物（Ｃ）９１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）１８．２重量部をそれぞれ秤量し、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２００ＲＰＭで押し出し、カットして粒状のペレットとし、洗浄剤とした。
次いで、その洗浄剤の効果を上記実施例１と同じ方法で評価した。
本比較例の場合、上記洗浄剤の投入から後続材料が完全に無色透明な平板になるまでの全成形ショットにおいて計量された樹脂の総重量は１８８１ｇで、その後は、全く無色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。

以上の実験結果により、実施例１〜３に係る洗浄剤は、比較例１〜３に係る洗浄剤と比較して、洗浄能力においてより優れていることを確認することができた。
なお、図１は、上記実施例１〜３及び比較例１〜３における実験結果及びその内訳を棒グラフで示したものであり、当該グラフ中、ａは「先行材料のみ」，ｂは「先行材料と洗浄剤との混合物」，ｃは「洗浄剤のみ」，ｄは「洗浄剤と後続材料との混合物」をそれぞれ示している。そして、この結果によれば、実施例１〜３においては、比較例１〜３と比較して、特にｄの重量がより少なくなっており、すなわち、実施例１〜３に係る洗浄剤は、比較例１〜３に係る洗浄剤と比較して、特に自己排出性においてより優れているといえる。

実施例１〜３及び参考例１，２と、比較例１〜３とにおいて計量された樹脂の総重量、及びその内訳を示す棒グラフである。

Claims

第１の熱可塑性樹脂（Ａ）としての高密度ポリエチレン樹脂１００重量部に対し、第２の熱可塑性樹脂（Ｂ）としてのポリプロピレン系樹脂２０〜５００重量部と、架橋ポリエチレン樹脂（Ｃ）の細片２０〜５００重量部と、界面活性剤（Ｄ）１〜５０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。
上記架橋ポリエチレン樹脂（Ｃ）の細片が、架橋ポリエチレン樹脂廃材の粉砕物である請求項１に記載のプラスチック成形機洗浄用樹脂組成物。