JP6894434B2 - 熱い金属面からのポリマーの剥離を向上するための方法 - Google Patents

Description

本開示は、熱い金属面からのポリマーの剥離を向上するための方法に関する。

ポリ（塩化ビニル）（ＰＶＣ）などのある種のポリマーの溶解加工における固有の問題は、熱い金属面に固着するその傾向である。固着が起こると、それにより加工ライン（例えば、粉砕、成型）の停止や、使用再開前の清掃が必要となる。潤滑剤なしでは、固着は数分または数時間で起こり得る。したがって、通常非常に低い充填濃度で潤滑剤が使用されるが、これらの低い濃度で、潤滑をもたらし、熱い金属面からのポリマーの剥離を提供する。小分子ならびにポリマー潤滑剤が、多くの場合別々に、または一緒に使用され、その両方は、利点及び欠点を有する。このような潤滑剤の１つの特徴は効率であり、これは、潤滑効果がこれ以上観察されない臨界充填レベルに関連する。

既知の潤滑剤にもかかわらず、熱い金属面上への固着を防止するために、より高い効率の潤滑剤に対する需要が依然として存在している。

一実施形態では、本開示は、ポリマー組成物を金属加工面と接触させることを含む方法を提供し、金属加工面は９０℃以上の温度であり、ポリマー組成物は、ポリハロゲン化ビニル、ポリ（メタ）アクリル、ポリカーボネート、オレフィン系ポリマー、及びポリスチレンからなる群から選択される１つ以上のベースポリマーと、次の式の剥離剤を少なくとも１つ含む潤滑剤パッケージと、を含み、

式中、Ｒは、６個以上の炭素原子を有するアルキル基であり、Ｍは、金属またはカチオンであり、Ｘは、存在しないか、または芳香族基及びエステル基からなる群から選択されてもよい。

本明細書で使用される場合、用語「ポリマー」とは、同じタイプまたは異なるタイプのモノマーを重合することにより調製されたポリマー化合物を指す。したがって、一般的な用語ポリマーは、用語ホモポリマー（１つのタイプのモノマーのみから調製されたポリマーを指すために使用される）、及び以下定義されるような用語コポリマーを包括する。微量の不純物（例えば、触媒残渣）は、ポリマーに及び／またはポリマー内に組み込まれる場合がある。

本明細書で使用される場合、用語「コポリマー」とは、少なくとも２つの異なるタイプのモノマーの重合により調製されたポリマーを指す。本明細書で使用される場合、用語「オレフィン系ポリマー」とは、（ポリマーの重量に基づく）その量の大部分に、例えば、エチレンまたはプロピレンなどの重合されたオレフィンモノマーを含み、任意選択的に少なくとも１つのコモノマーを含有し得るポリマーを指す。

本明細書で使用される場合、用語「エチレン系ポリマー」とは、（ポリマーの重量に基づく）その量の大部分に、重合されたエチレンモノマーを含み、任意選択的に少なくとも１つのコモノマーを含有し得るポリマーを指す。

本明細書で使用される場合、用語「プロピレン系ポリマー」とは、（ポリマーの重量に基づく）その量の大部分に、重合されたプロピレンモノマーを含み、任意選択的に少なくとも１つのコモノマーを含有し得るポリマーを指す。

本明細書で使用される場合、用語「組成物」とは、組成物、ならびに組成物の材料から形成された反応生成物及び分解生成物を含む、材料の混合物を含む。

（メタ）アクリレートとは、アクリレート、メタクリレート、またはアクリレート及びメタクリレートの組み合わせを意味する。

本開示に従った方法に利用されるポリマー組成物は、１つ以上のベースポリマー及び潤滑剤組成物を含む。

ベースポリマーは、ポリ（ハライド化ビニル）、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、及びポリスチレンからなる群から選択される。代表的なポリ（ハライド化ビニル）は、ポリ（塩化ビニル）及びポリ（塩化ビニリデン）を含む。代表的なポリアクリルは、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレートおよび任意選択的な架橋モノマーのホモポリマー及びコポリマーを含む。代表的なポリカーボネートは、芳香族ポリカーボネート、ポリカーボネートのコポリマー（例えば、ポリカーボネート−ポリシロキサンブロックコポリマーなどのポリカーボネート−ポリシロキサン）、線状ポリカーボネート、分岐状ポリカーボネート、及び末端保護ポリカーボネート、（例えば、ニトリルで末端保護されたポリカーボネート）を含む。代表的なポリカーボネート材料は、ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ ＩＰ社より市販のＬＥＸＡＮ Ｒｅｓｉｎｓを含む。代表的なポリオレフィンは、エチレン系ポリマー及びプロピレン系ポリマーを含む。代表的なポリスチレンは、アニオン性の重合可能なポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、不飽和及び飽和ポリスチレン（例えば、ポリ（Ｃｘ−メチルスチレン））を含む。

本開示は更に、ベースポリマーがポリ（塩化ビニル）を含むことを除き、本明細書に開示のいずれかの実施形態に従った方法を提供する。

本開示の方法に従い、ポリマー組成物は、金属加工面と接触し、金属加工面は、９０℃以上の温度である。９０℃以上の全ての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、かつ開示され、例えば、９０℃以上の温度で、あるいは１１０℃以上の温度で、あるいは１２０℃以上の温度で、あるいは１４０℃以上の温度で、あるいは１５０℃以上の温度で、あるいは１６０℃以上の温度で、あるいは１７０℃以上の温度で、あるいは１８０℃以上の温度で、接触が起こってもよい。

本発明の方法の実施形態に使用するための代表的な金属加工面は、粉砕容器、粉砕ボール、押出成形機ダイ、鋳型、押出成形機、ミル、及びカレンダを含む。

本開示に従った方法は、１つ以上の次の剥離剤を含む潤滑剤パッケージを利用し、

式中、Ｒが、６個以上の炭素原子を有するアルキル基であり、Ｍが、金属またはカチオンであり、Ｘが、存在しないか、または芳香族基及びエステル基からなる群から選択されてもよい。

代替的実施形態では、潤滑剤パッケージは、より多い１つの次の剥離剤を少なくとも３重量％含み、

式中、Ｒが、６個以上の炭素原子を有するアルキル基であり、Ｍが金属であり、Ｘが、存在しないか、または芳香族基及びエステル基からなる群から選択されてもよい。少なくとも３重量％からの全ての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、かつ開示される。例えば、１つ以上の剥離剤の量は、少なくとも、３重量％、５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％、３５重量％、５０重量％、５５重量％、７５重量％、９０重量％または１００重量％のレベルで潤滑剤パッケージに存在してもよい。１つ以上の剥離剤が、意図的に、無視できない量で潤滑剤パッケージに存在する。

代替的実施形態では、潤滑剤パッケージは、より多い１つの次の剥離剤からなり、

式中、Ｒが、６個以上の炭素原子を有するアルキル基であり、Ｍが、金属またはカチオンであり、Ｘが、存在しないか、または芳香族基及びエステル基からなる群から選択されてもよい。

式

の代表的な剥離剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ヘキサデカンスルホン酸ナトリウム、テトラデカンスルホン酸ナトリウム、ヘキサンスルホン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムを含む。

式

の代表的な剥離剤は、モノデシルリン酸ナトリウムを含む。

剥離剤の代表的な金属またはカチオンＭは、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、またはアンモニウムを含む。

６個以上の炭素原子を有する代表的なアルキル基Ｒは、線状及び分岐状のヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシル、及びヘキサデシル基を含む。

代表的な芳香族基Ｘは、フェニル及びナフチルを含む。

代表的なエステル基Ｘは、ホルミル、アセチル、プロパノイル、及びブタノイルを含む。

本開示は更に、１つ以上の剥離剤が０．００１〜５ｐｈｒの量で存在することを除き、本明細書に開示のいずれかの実施形態に従った方法を提供する。０．００１〜５ｐｈｒまでの全ての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、かつ開示され、例えば、剥離剤のレベルは、下限値０．００１、０．０１、０．１、１、２、３、または４ｐｈｒ〜上限値０．００５、０．０５、０．５、１．５、２．５、３．５、４．５または５ｐｈｒの範囲であってもよい。例えば、ポリマー組成物中の剥離剤のレベルは、０．００１〜５ｐｈｒ、あるいは０．００１〜２．５ｐｈｒ、あるいは２．５〜５ｐｈｒ、あるいは０．００１〜１．０ｐｈｒの範囲であってもよい。

いくつかの実施形態では、潤滑剤パッケージは、剥離剤以外に１つ以上の潤滑剤を含有してもよい。このような他の潤滑剤は、これらに限定されないが、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、ラウリン酸カルシウムなどの金属もしくはカチオン塩または脂肪酸、パラフィンワックスなどのワックス、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ社より市販のＰａｒａｌｏｉｄ Ｋ−１７５などのポリマー、及び酸化するポリエチレン、小分子エステル、高分子エステル、またはＰＭＣ ｇｒｏｕｐ社より市販の品名ＡＤＶＡＬＵＢＥとして入手可能なものにおけるようなそれらの組み合わせなどの内部潤滑剤を含む。

本開示は更に、ポリマー組成物が金属加工面に少なくとも３０秒の接触時間の間固着せず、金属加工面が１７０℃以上の温度であることを除き、本明細書に開示のいずれかの実施形態に従った方法を提供する。

本開示は更に、ポリマー組成物が金属加工面に少なくとも１分の接触時間の間固着せず、金属加工面が１５０℃以上の温度であることを除き、本明細書に開示のいずれかの実施形態に従った方法を提供する。

本開示は更に、ポリマー組成物が金属加工面に少なくとも２分の接触時間の間固着せず、金属加工面が１２０℃以上の温度であることを除き、本明細書に開示のいずれかの実施形態に従った方法を提供する。

本開示は更に、ポリマー組成物が金属加工面に少なくとも３分の接触時間の間固着せず、金属加工面が９０℃以上の温度であることを除き、本明細書に開示のいずれかの実施形態に従った方法を提供する。

本開示は更に、潤滑剤組成物がドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを含むことを除き、本明細書に開示のいずれかの実施形態に従った方法を提供する。

本開示は更に、潤滑剤組成物がヘキサデカンスルホン酸ナトリウムまたはテトラデカンスルホン酸ナトリウムを含むことを除き、本明細書に開示のいずれかの実施形態に従った方法を提供する。

本開示は更に、潤滑剤組成物がヘキサンスルホン酸ナトリウムを含むことを除き、本明細書に開示のいずれかの実施形態に従った方法を提供する。

本開示は更に、潤滑剤組成物がジオクチルスルホコハク酸ナトリウムを含むことを除き、本明細書に開示のいずれかの実施形態に従った方法を提供する。

本開示は更に、１つ以上のポリマーが、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ならびにメチルメタクリレート、ブチルアクリレート、及びエチルアクリレートのコポリマーからなる群から選択される１つ以上を含むことを除き、本明細書に開示のいずれかの実施形態に従った方法を提供する。

本開示は更に、本明細書に開示のいずれかの実施形態に従った方法により作製されたポリマー組成物を含む、少なくとも１つの成分を含む製造物品を提供する。

特定の実施形態では、製造物品は、フィルムまたはシートである。

次の実施例は、本発明を説明するものであるが、本発明の範囲を限定する意図ではない。

試験方法
試験方法は、次のものを含む。
ラウリル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ）が、Ｓｔｅｐａｎ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｎｏｒｔｈｆｉｅｌｄ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ，ＵＳＡ）社により商品名ＰＯＬＹＳＴＥＰ Ｂ−５−Ｎとして提供された。ＦＯＲＭＯＬＯＮ ６１４ ＰＶＣは、固有粘度（ＡＳＴＭ Ｄ−５２２５に従い測定された）０．７３を有する中−低分子量ＰＶＣホモポリマーであり、Ｆｏｒｍｏｓａ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｕ．Ｓ．Ａ．（Ｌｉｖｉｎｇｓｔｏｎ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ，ＵＳＡ）より市販されている。ＡＤＶＡＳＴＡＢ ＴＭ−１８１（メチルスズ安定剤）、ＡＤＶＡＬＵＢＥ Ｆ−１００５（部分的にエステルのグリセリン内部潤滑剤）、及びＬＯＸＩＯＬ Ｇ７８Ｖ（ステアリン酸カルシウム外部潤滑剤）は、ＰＭＣ Ｇｒｏｕｐ（Ｍｏｕｎｔ Ｌａｕｒｅｌ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ，ＵＳＡ）より市販されている。全ての他の化学品は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ，ＵＳＡ）より購入した。全ての化学品は、更に精製することなく、それらのそのままの状態で使用した。

固着試験に対する粉砕時間は、固着プロセスを促進し、試験時間を最長２０分までに低減するため、通常のＰＶＣプロセス温度よりも非常に高い、２００℃で実行した。試験には、界面活性剤を含む１６５ｇの配合済みＰＶＣを２００℃で、ミルロールを静止させ、約０．００６インチの間隙でしっかり締めて、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｌｌｉｎ Ｍｉｌｌに適用した。次に、前方及び後方ロールに対してそれぞれ５及び４ｒｐｍの低速で、ロールを作動した。この時点で、計測時間を開始し、ロール１回転後、前方及び後方ロールに対してそれぞれ２６及び２０ｒｐｍに速度を上昇した。ロールが回転される際、全ての材料が溶解し、ロール周囲に巻きつくまで、こぼれたサンプルを収集し、ロールへ戻して添加した。溶解時、溶解したサンプルの回転バンクが約１ｃｍの厚さであるように、間隙を約０．０１５インチまで開放した。次の２分間、適切な混合を確実にするために、真鍮製のナイフを用いて毎分４つに切り分けた。２分終了後ロールを停止し、３インチ幅の細片を、前方ロールを横断して切り出し、左から右に引っ張り、ロールから完全に剥離するかを確認した。細片が外れれば、ロールに戻し、更に１分後剥離性を再度確認し、この切り出し及び引っ張りの手順を、固着が起こるまで最長２０分、毎分繰り返した。細片が固着すれば、別の細片を直ちに切り出し、剥離性を確認した。第２の細片も同様に固着すれば、この時間を、固着までの時間として記録した。２０分終了後、サンプルが固着しなかった場合、試験を終了し、固着までの最長時間として２０分と記録した。最後に、ミルを洗浄し次のサンプルへと進行するために、パージ材料をミルへ適用し、サンプルに混合し、最終的な剥離を促進した。本明細書で使用される場合、細片の「固着」の意味は、細片全体が破損する時点まで延伸することなく取り除かれる能力を細片が有さないことを示す。

表１は、第１のＰＶＣマスターバッチ配合物の配合を提供する。表２は、第２のＰＶＣマスターバッチ配合物の配合を提供する。ＰＶＣマスターバッチ配合物のそれぞれを使用して、いくつかの比較例及び本発明の試験物を作製した。表３〜４に示されるように、ステアリン酸カルシウム（ＬＯＸＩＯＬ Ｇ７８Ｖ）を含まない試験物は、第１のＰＶＣマスターバッチを使用し、一方で表５の０．２ｐｈｒ ＬＯＸＩＯＬ Ｇ７８Ｖを含む試験物は第２のＰＶＣマスターバッチを使用した。

比較実施例試験物は、界面活性剤も、剥離剤も、本発明の範囲外の界面活性剤も全く利用しなかった。表３〜４は、様々な量の（０ｐｈｒ〜１ｐｈｒ）潤滑剤または剥離剤を含む第１のＰＶＣマスターバッチ（ステアリン酸カルシウムを含まない）を使用した、固着までの時間を表す。表５は、様々な量の（０ｐｈｒ〜１ｐｈｒ）潤滑剤または剥離剤を含む第２のＰＶＣマスターバッチ（０．２ｐｈｒステアリン酸カルシウムを含む）を使用した、固着までの時間を表す。表２〜５のそれぞれでは、固着までの時間を分（ｍｉｎ）で報告し、空欄で残した欄は、これらの条件下で測定が行われなかったことを示す。表３〜５より明らかなように、本発明の実施例は、比較実施例と比較して固着までの時間が増加したことを示す。

本発明は、本発明の趣旨及び基本的な性質から逸脱することなく、他の形式で実施されてもよく、したがって、本発明の範囲を示すものとして、前述の明細書ではなく、添付の特許請求の範囲に対して参照がなされるものである。

Claims (6)

1. ポリマー組成物を金属加工面と接触させることを含み、前記金属加工面が、９０℃以上の温度であり、
   前記ポリマー組成物が、ポリハロゲン化ビニル、ポリカーボネート、オレフィン系ポリマー、ポリスチレン並びにメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート及び任意選択的な架橋モノマーのホモポリマー及びコポリマーからなる群から選択される１つ以上のベースポリマーと、次の式の剥離剤を少なくとも１つ含む潤滑剤パッケージと、を含み、
   

   

   式中、Ｒが、６個以上の炭素原子を有するアルキル基であり、Ｍが、金属またはカチオンであり、Ｘが、存在しないか、または芳香族基であってもよく、ただしＸが存在しない場合、Ｒは、線状のヘキシル基、分岐状のヘキシル基、線状のオクチル基、分岐状のオクチル基、線状のデシル基、分岐状のデシル基、線状のドデシル基、分岐状のドデシル基、線状のテトラデシル基及び線状のヘキサデシル基からなる群から選択され、並びに、前記剥離剤が０．００１〜０．０５ｐｈｒの量で存在する、方法。
2. ポリマー組成物を金属加工面と接触させることを含み、前記金属加工面が、９０℃以上の温度であり、
   前記ポリマー組成物が、ポリハロゲン化ビニル、ポリカーボネート、オレフィン系ポリマー、ポリスチレン並びにメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート及び任意選択的な架橋モノマーのホモポリマー及びコポリマーからなる群から選択される１つ以上のベースポリマーと、次の式の剥離剤を少なくとも１つ含む潤滑剤パッケージと、を含み、
   

   

   式中、Ｒが、６個以上の炭素原子を有するアルキル基であり、Ｍが、金属またはカチオンであり、Ｘが、存在しないか、または芳香族基であってもよく、前記剥離剤が０．００１〜０．０３ｐｈｒの量で存在する、方法。
3. 前記ポリマー組成物が、前記金属加工面に少なくとも３分の接触時間の間固着せず、前記金属加工面が９０℃以上の温度である、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法に従って作製されたポリマー組成物を含む少なくとも１つの成分を含む、製造物品。
5. 前記物品がフィルムである、請求項４に記載の製造物品。
6. 前記物品がシートである、請求項４に記載の製造物品。