JPH10120819A - 予備発泡粒子の洗浄方法 - Google Patents
予備発泡粒子の洗浄方法Info
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Abstract
る予備発泡粒子を、水または温水洗浄のばあいと同じ設
備を用いて大量の水または温水を使用せずに製造する。 【解決手段】 除圧発泡法によりえられた分散剤である
難水溶性無機化合物が付着した予備発泡粒子を、前記難
水溶性無機化合物の表面に結合しうる官能基と親水性官
能基とを分子内にそれぞれ少なくとも1個有する水溶性
化合物の水溶液で洗浄する。
Description
函、断熱材、自動車のバンパー芯材などに用いられる熱
可塑性樹脂の型内発泡成形体の製造に用いられる予備発
泡粒子を洗浄する技術分野に属する。
内で分散剤を含む水中に熱可塑性樹脂粒子を分散させ、
ついで揮発性発泡剤を添加し、高温高圧下に保って揮発
性発泡剤を含浸させたのち、低圧雰囲気下に放出する方
法(以下、除圧発泡法)により製造されることは知られ
ている。
粒子同士の融着を防ぐために、通常、分散剤として難水
溶性無機化合物(以下、無機分散剤ともいう)および界
面活性剤(以下、分散助剤ともいう)が使用されている
が、高温高圧下より低圧雰囲気に放出して予備発泡粒子
としたのちも、一部の分散剤は予備発泡粒子表面に残存
・付着している(以下、予備発泡粒子に残存・付着して
いる分散剤を付着分散剤ともいう)。付着分散剤の量が
多いと、えられた予備発泡粒子を金型内に充填し蒸気な
どで加熱して型内発泡成形体とするときに、予備発泡粒
子同士の融着不良が起こる。
予備発泡後に、(ア)大量の水または温水で洗浄する、
(イ)酸水溶液で洗浄する、といった方法がとられてい
る。
では洗浄効果が小さく、充分に付着分散剤を除去できな
い。また、水を大量に使用するため経済的に不利であ
る。
る必要があり、設備コストが高くなる。また、使用する
分散剤が酸に不溶なばあいには効果がない。
られたのち排出されるが、(ア)の方法では大量の廃水
を処理する必要があり、コストが高くなる。(イ)の方
法では、無機分散剤は水溶化されているため、再沈殿工
程や吸着除去工程などの工程を追加する必要があり、工
程が複雑になるだけでなく、コストも高くなる。
酸性を付与する必要がなく、また、効率よく付着分散剤
を洗浄・除去する方法を提供するために鋭意研究を重ね
た結果、除圧発泡法により製造された予備発泡粒子を、
分子内に特定の官能基を有する水溶性化合物の水溶液で
洗浄することにより前記問題を解決しうることを見出
し、本発明を完成するに至った。
性樹脂粒子、分散剤である難水溶性無機化合物および界
面活性剤を含む水性分散液ならびに揮発性発泡剤を仕込
み、昇温して一定圧力、一定温度として樹脂粒子に発泡
剤を含浸させたのち、低圧雰囲気下に放出することによ
りえられた予備発泡粒子を洗浄する方法において、分散
剤として使用した難水溶性無機化合物の表面に結合しう
る官能基と親水性官能基とを分子内にそれぞれ少なくと
も1個有する水溶性化合物の水溶液で洗浄することを特
徴とする予備発泡粒子の洗浄方法(請求項1)、分散剤
として使用する難水溶性無機化合物が第3リン酸カルシ
ウムであり、洗浄に用いる水溶性化合物が水溶性リン酸
塩、水溶性縮合リン酸塩またはそれらの混合物である請
求項1記載の洗浄方法(請求項2)、水溶性縮合リン酸
塩がヘキサメタリン酸ソーダである請求項2記載の洗浄
方法(請求項3)、分散剤として使用する難水溶性無機
化合物が第3リン酸カルシウムであり、洗浄に用いる水
溶性化合物が水溶性ケイ酸塩である請求項1記載の洗浄
方法(請求項4)、分散剤として使用する難水溶性無機
化合物が第3リン酸カルシウムであり、洗浄に用いる水
溶性化合物が水溶性エチレンジアミン4酢酸塩である請
求項1記載の洗浄方法(請求項5)、分散剤として使用
する難水溶性無機化合物が第3リン酸カルシウムであ
り、洗浄に用いる水溶性化合物が水溶性クエン酸塩、水
溶性酒石酸塩またはそれらの混合物である請求項1記載
の洗浄方法(請求項6)、分散剤として使用する難水溶
性無機化合物が第3リン酸カルシウムであり、洗浄に用
いる水溶性化合物がポリアクリル酸ソーダである請求項
1記載の洗浄方法(請求項7)および分散剤として使用
する難水溶性無機化合物がカオリンであり、洗浄に用い
る水溶性化合物がエチレンジアミン塩酸塩である請求項
1記載の洗浄方法(請求項8)に関する。
る方法、すなわち、耐圧容器内に、熱可塑性樹脂粒子、
分散剤である難水溶性無機化合物(無機分散剤)および
界面活性剤(分散助剤)を含む水性分散液ならびに揮発
性発泡剤を仕込み、昇温して一定圧力、一定温度として
樹脂粒子に発泡剤を含浸させたのち、低圧雰囲気下に放
出する方法(除圧発泡法)により、予備発泡粒子が製造
される。
散剤および分散助剤は、耐圧容器内での熱可塑性樹脂粒
子同士の融着を防止するために使用されるものである。
れているものであればとくに限定なく使用することがで
きる。その具体例としては、第3リン酸カルシウム、炭
酸マグネシウム、炭酸カルシウムなどの無機塩やベント
ナイト、カオリンなどの粘土類があげられる。これらの
うちでは、第3リン酸カルシウムが分散力が強く好まし
い。また、カオリンが分散力が強く、環境を汚染しない
点から好ましい。これら無機分散剤の表面は、通常、正
負いずれかに帯電している。
分散剤との親和力を向上させて分散力を強める目的で使
用される成分であり、従来から使用されているものであ
ればとくに限定なく使用することができる。その具体例
としては、ドデシルベンゼンスルフォン酸ソーダ、n−
パラフィンスルフォン酸ソーダ、高級アルコール硫酸ソ
ーダ、アルキルナフタレンスルフォン酸ソーダなどのア
ニオン性界面活性剤、塩化ベンザルコニウム、塩化アル
キルトリメチルアンモニウム、塩化ジアルキルジメチル
アンモニウムなどのカチオン性界面活性剤があげられ
る。これらのうちではn−パラフィンスルフォン酸ソー
ダが良好な分散力を与え、生分解され易い点から、ま
た、塩化ベンザルコニウムが良好な分散力を与える点か
ら好ましい。
機分散剤の表面電荷と逆符号の電荷をもつ界面活性剤が
使用される。たとえば、無機分散剤の表面が正に帯電す
る第3リン酸カルシウムのばあいには、通常、n−パラ
フィンスルフォン酸ソーダ、ドデシルベンゼンスルフォ
ン酸ソーダなどのアニオン性界面活性剤が使用される。
また、無機分散剤の表面が負に帯電するカオリンのばあ
いには、通常、塩化ベンザルコニウム、塩化ジアルキル
ジメチルアンモニウムなどのカチオン性界面活性剤が使
用される。これらのうちでは、第3リン酸カルシウムと
n−パラフィンスルフォン酸ソーダとの組み合わせが良
好な分散力を示す点から好ましい。
剤とは、異なる符号の電荷を持つ組み合わせで使用され
る。そうすることにより、分散助剤の親水性基(イオン
性基)が無機分散剤表面と相互作用し、無機分散剤表面
は分散助剤の疎水性基により疎水化され、疎水性の熱可
塑性樹脂粒子表面との相互作用力が向上する。つまり、
分散助剤は熱可塑性樹脂粒子と無機分散剤とのバインダ
ーとして働き、分散力を高めている。
予備発泡粒子が洗浄されるが、洗浄は、用いた無機分散
剤の表面に結合しうる官能基と親水性官能基とを分子内
にそれぞれ少なくとも1個有する水溶性化合物の水溶液
で行なわれる。
無機分散剤の表面のイオン性と反対のイオン性を有し、
イオン結合しうることであり、無機分散剤の表面に結合
しうる官能基とは、無機分散剤の表面のイオン性と反対
のイオン性を有する官能基のことである。
用や水素結合などによって水分子と弱い結合をつくり、
水に対して親和性を示す極性基や解離基のことである。
用した無機分散剤の表面が正に帯電する第3リン酸カル
シウムのばあいには、無機分散剤の表面に結合しうる官
能基として、リン酸基(イオン)、カルボキシル基(イ
オン)、ケイ酸イオンなどのアニオン性官能基を含み、
かつ、親水性官能基として、リン酸基(イオン)、カル
ボキシル基(イオン)、ケイ酸イオン、アルコール性水
酸基などの親水性官能基を分子内に含む水溶性化合物
(常温の水に対する溶解度が1g/100g水以上、よ
り好ましくは5g/100g水以上程度)が洗浄剤とし
て使用される。前記の無機分散剤表面に結合しうる官能
基と親水性官能基とは同種のものであってもよいし、異
種のものであってもよい。具体的には、ピロリン酸ソー
ダ、トリポリリン酸ソーダやヘキサメタリン酸ソーダな
どの水溶性縮合リン酸塩;第3リン酸ナトリウム、第3
リン酸カリウムなどの水溶性リン酸塩;前記水溶性縮合
リン酸塩および水溶性リン酸塩の混合物;メタケイ酸ナ
トリウム、オルトケイ酸ナトリウムなどの水溶性ケイ酸
塩;エチレンジアミン4酢酸2ナトリウム、エチレンジ
アミン4酢酸4ナトリウムなどの水溶性エチレンジアミ
ン4酢酸塩;クエン酸ソーダなどの水溶性クエン酸塩;
酒石酸ソーダなど水溶性酒石酸塩;前記水溶性クエン酸
塩および水溶性酒石酸塩(水溶性ヒドロキシカルボン酸
塩)の混合物;ポリアクリル酸ソーダなどが使用され
る。これらは単独で用いてもよく2種以上を組み合わせ
て用いてもよい。これらのうちでは洗浄効果がより大き
い水溶性縮合リン酸塩が好ましく、ヘキサメタリン酸ソ
ーダが、水溶液のpHが7.5前後となり取り扱いやす
い点からより好ましい。
が負に帯電するカオリンのばあいには、無機分散剤の表
面に結合しうる官能基として、アミノ基(イオン)、4
級アンモニウムイオン、ピリジニウム基などのカチオン
性官能基を含み、かつ親水性官能基として、アミノ基
(イオン)、4級アンモニウムイオン、ピリジニウム
基、アルコール性水酸基などの親水性官能基を分子内に
含む水溶性化合物(常温の水に対する溶解度が1g/1
00g水以上、より好ましくは5g/100g水以上程
度)が洗浄剤として使用される。前記の無機分散剤表面
に結合しうる官能基と親水性官能基とは同種のものであ
ってもよいし、異種のものであってもよい。具体的に
は、ポリ−4−ビニル−N−エチルピリジニウム臭化物
などの水溶性ポリビニルピリジニウム化合物;ポリオキ
シエチレンアルキルアミン;エチレンジアミン4酢酸2
ナトリウム、エチレンジアミン4酢酸4ナトリウムなど
のエチレンジアミン4酢酸塩;エチレンジアミン塩酸塩
などが使用される。これらは単独で用いてもよく2種以
上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちではエチ
レンジアミン塩酸塩が洗浄効果がより大きい点から好ま
しい。
結合しうる官能基を分子内に1個以上、好ましくは2〜
500個有し、かつ親水性官能基を分子内に1個以上、
好ましくは2〜500個有する水溶性化合物の水溶液で
洗浄すると付着分散剤の量が減少する。しかも、洗浄に
用いる水溶性化合物の水溶液のpHは、一般に6〜11
(pHの高いものは酸でpH=7〜8に調整して使用可
能)であるため、酸水溶液で洗浄するばあいのように、
設備を耐酸性にする必要がない。また、酸水溶液で洗浄
するばあいのように、洗浄廃液を中和・再沈殿、凝集・
沈殿、ばあいによっては吸着除去(中和・再沈殿すると
沈殿粒子径が小さくなり、凝集・沈殿しにくくなるた
め)したりすることなく、凝集・沈殿させるだけで処理
することができ、工程が簡単で、低コストとなる。
として、洗浄剤が無機分散剤表面に結合し、洗浄剤の親
水性基によって無機分散剤表面が親水化されることによ
り、分散助剤のバインダー効果が弱められるために付着
分散剤の量が減少する、と考えられる。
に限定はないが、洗浄効果が高くなる、工程がほとんど
長くならない点から、予備発泡直後に洗浄するのが好ま
しい。
分散助剤の種類とその量などによって異なるが、通常、
5〜500ppm、さらには20〜300ppmであ
り、洗浄剤水溶液の量は、予備発泡粒子1kg当たり好
ましくは5〜40L、さらには10〜30Lである。ま
た、洗浄剤水溶液の温度は予備発泡粒子の倍率バラツキ
を少なくできる点から50〜80℃が好ましい。
洗浄するばあいの40〜80L/予備発泡粒子1kgよ
りもはるかに少ない量であり、経済的であるだけでな
く、洗浄廃水の処理も容易になる。
法としては、たとえばシャワーノズルより該水溶液を予
備発泡粒子に吹きかける方法や予備発泡粒子を該水溶液
中に浸漬する方法などがあげられるが、これらに限定さ
れるものではない。
備発泡粒子を、使用した無機分散剤の表面に結合しうる
官能基と親水性官能基とを分子内にそれぞれ少なくとも
1個有する水溶性化合物の水溶液で洗浄することによっ
て、付着分散剤の量を1000〜2000ppmから3
00〜600ppmに低減させることができる。
は、前述のごとく、熱可塑性樹脂粒子を無機分散剤およ
び分散助剤により水に分散させたものに揮発性発泡剤を
高温高圧下で含浸させたのち除圧発泡法によって予備発
泡させた粒子である。
度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチ
レン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレンホモ
ポリマー、エチレン−プロピレンランダム共重合体、プ
ロピレン−ブテンランダム共重合体、エチレン−プロピ
レン−ブテンランダム共重合体、ポリブテン、ポリスチ
レンなどがあげられる。これらは単独で用いてもよく2
種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これら熱可
塑性樹脂には、セル造核剤、酸化防止剤、耐候剤、帯電
防止剤、難燃剤、滑剤、結晶核剤などを添加してもよ
い。
用量は、その種類や用いる熱可塑性樹脂粒子の種類・量
などによって異なるが、通常、水100部(重量部、以
下同様)に対して無機分散剤0.2〜3部、分散助剤
0.001〜0.1部である。
たとえばイソブタン、ノルマルブタン、ノルマルペンタ
ン、プロパン、二酸化炭素、チッ素などがあげられる
が、これらに限定されるものではない。その使用量とし
ては、通常、樹脂100部に対して5〜50部である。
含浸させて除圧発泡させる際の温度・圧力は、使用する
熱可塑性樹脂粒子の種類や目的とする発泡倍率によって
異なるが、使用する樹脂の軟化点以上の温度で、通常、
100〜150℃、圧力は5〜30kg/cm2−G程
度であり、予備発泡倍率としては5〜40倍程度であ
る。
くに限定はなく、予備発泡工程における圧力、温度に耐
えられるものであればよい。たとえばオートクレーブ型
の耐圧容器が具体例としてあげられる。
ートクレーブ型耐圧容器にポリオレフィン系樹脂粒子
(融点Tm℃)100部に対して、水150〜500
部、無機分散剤として第3リン酸カルシウム0.2〜3
部、分散助剤としてn−パラフィンスルフォン酸ソーダ
0.001〜0.1部および揮発性発泡剤としてイソブ
タンを5〜30部仕込み、昇温して(Tm−10)〜
(Tm+10)℃、10〜30kg/cm2−Gの範囲
で一定温度、一定圧力として樹脂粒子に発泡剤を含浸さ
せたのち、大気圧下に放出して予備発泡粒子とした直後
に、20〜300ppmのヘキサメタリン酸ソーダを含
む50〜80℃の水溶液を、予備発泡粒子1kg当たり
の洗浄液量が10〜30Lとなるようにシャワーノズル
より吹きかけて洗浄する方法があげられる。
方法をさらに詳しく説明する。
のペレット(1粒重量約1.8mg)100部に対し
て、水300部、表1に示す無機分散剤および分散助剤
をそれぞれ1.0部、0.01部、イソブタン12.0
部を耐圧容器内に仕込み、撹拌しながら148.5℃ま
で昇温し、20分間保持したのち、イソブタンを追加圧
入することにより容器内圧力を19.3kg/cm2−
Gに調整し、10分間保持した。そののち、温度および
容器内圧力をイソブタンを圧入しながら一定に保持しつ
つ、耐圧容器下部のバルブを開いて水分散物を開口径4
mmφのオリフィスを通して大気圧下に放出して予備発
泡粒子をえた。樹脂粒子がオリフィスから放出され予備
発泡粒子がえられた直後に、表1に記載の洗浄剤水溶液
(60℃)あるいは温水(60℃)を洗浄液として表1
に記載の濃度および予備発泡粒子1kg当たりの洗浄液
量でシャワリング洗浄した。えられた予備発泡粒子の発
泡倍率は24〜26倍であった。
機中で乾燥後、付着分散剤の量を下記の方法で測定し
た。結果を表1に示す。
廃水の処理は、廃水にアルミニウムイオンや3価鉄イオ
ン、高分子凝集剤などの沈殿剤を加えて分散剤を凝集さ
せて沈殿濾過するが、本発明の洗浄のばあい、温水洗浄
に比べて使用水量を少なくすることができるため、沈殿
剤の使用量・廃水処理にかかる時間(設備の廃水処理能
力)を節約することができる。
よる再沈殿工程が必要であり、そののち前記の温水洗浄
および本発明の洗浄と同様の凝集・沈殿工程が行なわれ
る。このばあい、再沈殿工程という余分な工程が必要な
だけでなく、中和による再沈殿工程では微細な粒子が生
成しやすく、のちの凝集・沈殿工程において沈殿剤がよ
り多く必要になる。
下同様)、モリブデン酸アンモニウム0.54%および
硝酸3%を含む水溶液(比色液)50.0mLとW
(g)の予備発泡粒子をコニカルビーカーに採り、1分
間撹拌したのち10分間放置した。えられた液相を光路
長1.0cmの石英セルに採り、分光光度計により41
0nmでの吸光度Aを測定した。
た第3リン酸カルシウムの410nmでの吸光度係数ε
(g/L・cm)を用いて、式:
ーで完全に灰化するまで加熱して残った灰分の重量Wa
(g)を測定した。同様の方法で、Wp(g)の予備発
泡前の樹脂粒子の灰分重量Wb(g)を測定した。測定
によりえられた値を用いて式:
に入れ、2.5kg/cm2−Gの空気圧で圧縮し、内
寸50mm×300mm×300mmの金型に圧縮充填
し、表2に記載の成形加熱圧力の水蒸気を用いて成形し
た。えられた成形体を80℃のオーブン内で12時間乾
燥させたのち、室温まで徐冷して成形体密度および下記
の方法による引張伸び(予備発泡粒子間の融着の尺度と
なる)を求めた。結果を表2に示す。
に、厚さ10±0.5mm、平行部分の幅10±0.5
mm、標線間距離50±0.5mmのダンベルに切り出
し、20℃の部屋に24時間以上放置したのち、引張速
度100mm/min、測定温度20℃で引張試験を行
ない、破断点での標線間の移動距離L(cm)を測定
し、式:
はcmにより引張伸びを算出した。
予備発泡粒子を洗浄すると、水または温水洗浄のばあい
と同じ設備を用いて、かつ、大量の水または温水を消費
することなく付着無機分散剤の量を少なくすることがで
きる。この結果、良好な特性を有する型内発泡成形体を
製造することができる。
Claims (8)
- 【請求項1】 耐圧容器内に熱可塑性樹脂粒子、分散剤
である難水溶性無機化合物および界面活性剤を含む水性
分散液ならびに揮発性発泡剤を仕込み、昇温して一定圧
力、一定温度として樹脂粒子に発泡剤を含浸させたの
ち、低圧雰囲気下に放出することによりえられた予備発
泡粒子を洗浄する方法において、分散剤として使用した
難水溶性無機化合物の表面に結合しうる官能基と親水性
官能基とを分子内にそれぞれ少なくとも1個有する水溶
性化合物の水溶液で洗浄することを特徴とする予備発泡
粒子の洗浄方法。 - 【請求項2】 分散剤として使用する難水溶性無機化合
物が第3リン酸カルシウムであり、洗浄に用いる水溶性
化合物が水溶性リン酸塩、水溶性縮合リン酸塩またはそ
れらの混合物である請求項1記載の洗浄方法。 - 【請求項3】 水溶性縮合リン酸塩がヘキサメタリン酸
ソーダである請求項2記載の洗浄方法。 - 【請求項4】 分散剤として使用する難水溶性無機化合
物が第3リン酸カルシウムであり、洗浄に用いる水溶性
化合物が水溶性ケイ酸塩である請求項1記載の洗浄方
法。 - 【請求項5】 分散剤として使用する難水溶性無機化合
物が第3リン酸カルシウムであり、洗浄に用いる水溶性
化合物が水溶性エチレンジアミン4酢酸塩である請求項
1記載の洗浄方法。 - 【請求項6】 分散剤として使用する難水溶性無機化合
物が第3リン酸カルシウムであり、洗浄に用いる水溶性
化合物が水溶性クエン酸塩、水溶性酒石酸塩またはそれ
らの混合物である請求項1記載の洗浄方法。 - 【請求項7】 分散剤として使用する難水溶性無機化合
物が第3リン酸カルシウムであり、洗浄に用いる水溶性
化合物がポリアクリル酸ソーダである請求項1記載の洗
浄方法。 - 【請求項8】 分散剤として使用する難水溶性無機化合
物がカオリンであり、洗浄に用いる水溶性化合物がエチ
レンジアミン塩酸塩である請求項1記載の洗浄方法。
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