TWI606912B - 聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置及聚碳酸酯樹脂擠壓造粒方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置及聚碳酸酯樹脂擠壓造粒方法。
於行動電話、平板型PC(Personal Computer,個人電腦)等之導光板、液晶顯示器等之光學膜等用途中,製品向薄壁化發展,先前未成為問題之微小之異物所導致之光學缺陷、外觀不良已成為問題。
先前,作為去除聚碳酸酯或丙烯酸系樹脂等之異物之方法,多揭示有使用葉盤型(leaf-disc type)之聚合物過濾器之技術。例如,業界提出包含如下步驟之丙烯酸系樹脂之製造方法:使用採用過濾精度為3~25μm之葉盤型過濾器之擠壓機,於260℃下對熔融黏度為2500Pa.sec以下之丙烯酸系樹脂組合物進行過濾精製(文獻1(日本專利特開2010-17948號公報))。
又,亦知曉使利用酯交換法製造之聚碳酸酯之聚合物熔融液通過葉盤型之聚合物過濾器而進行顆粒化之方法。例如,業界提出藉由利用氮氣等惰性氣體進行葉盤之升溫而抑制凝膠之產生的方法(文獻2(日本專利特開2001-240667號公報))。
進而,作為去除聚碳酸酯之異物之方法,例如,業界提出於聚碳酸酯之聚合之後,於熔融狀態下添加添加劑,並利用絕對過濾精度為0.5~50μm之聚合物過濾器進行過濾混練的方法(文獻3(日本專利特開平5-239334號公報))。
又,亦知曉用以藉由熔融脫氣而減少揮發性雜質之方法,例如,業界提出串聯地配置雙軸擠壓機、聚合物過濾器、附有排氣口之雙軸擠壓機,於通過聚合物過濾器之後利用雙軸排氣式擠壓機進行熔融脫氣,藉此減少揮發性雜質的方法(文獻4(日本專利特開2009-52027號公報))。
然而,文獻1中記載之方法雖可應用於熔融黏度較低之丙烯酸系樹脂,但對於熔融黏度較高之聚碳酸酯樹脂,由於聚合物過濾器之差壓會上升之問題,故而難以應用該方法。
文獻2中記載之方法存在於開始製造之時夾帶聚合物過濾器單元內之氮氣,氣泡混入至股線中,而產生股線斷開等造粒不良之虞。
文獻3中記載之方法之目的在於:藉由使利用熔融法聚合之觸媒失去活性而減少異物。並且,於文獻3中討論有無使用聚合物過濾器,但未討論聚合物過濾器單元之種類,對於異物減少未見到充分之效果。
根據文獻4中記載之方法,雖然可減少揮發成分及異物,但裝置成為大型者,此外樹脂之熔融擠壓步驟變長,故而滯留時間變長。因此,存在產生聚碳酸酯樹脂之熱劣化進行,色調惡化等不良情形之虞。
即,雖然葉盤型之過濾器具有過濾精度較高之特徵,但為了過濾黏度較高之材料,必須使樹脂之溫度為高溫而降低熔融黏度或導入大型之設備而擴大過濾面積。又,於使樹脂之溫度為高溫之情形或使裝置大型化之情形時,電力使用量亦增大,會產生樹脂燃燒、滯留所導致之凝膠產生等次要之品質不良。又,雖然亦存在將過濾器之網眼變為較大者而減小流動阻力之方法,但由於去除異物之能力下降,故而欠佳。如此,關於熔融黏度較高之聚碳酸酯樹脂之製造方法,仍無可以簡易之構成高效率地製造異物充分少之聚碳酸酯樹脂之方法。
本發明之目的在於提供一種可以簡易之構成高效率地製造異物充分少之聚碳酸酯樹脂顆粒的聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置及聚碳酸酯樹脂擠壓造粒方法。
為了解決上述問題,本發明提供如下之聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置及聚碳酸酯樹脂擠壓造粒方法。
本發明之聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置之特徵在於:包括擠壓機、冷卻機構及切斷機,上述擠壓機包括配置於料缸前端部且可控制溫度之第一接頭、經由該第一接頭連結於料缸前端部且可控制溫度之聚合物過濾器單元、可控制溫度之第二接頭、經由該第二接頭連結於上述聚合物過濾器單元之模頭,上述聚合物過濾器單元於內部包括複數根棒狀之過濾器元件,上述棒狀之過濾器元件包括自側面過濾聚碳酸酯樹脂之過濾部、供經該過濾部過濾之聚碳酸酯樹脂流動之中空部、及自該中空部排出聚碳酸酯樹脂之端部之排出部,上述第二接頭之溫度設定為低於上述聚合物過濾器單元之溫度,上述冷卻機構及上述切斷機配置於JIS B 9920中規定之空氣之清潔度為1級至7級中任一級之環境下。
於該發明中,藉由使用包括複數根棒狀(例如燭型)之過濾器元件之聚合物過濾器單元,與先前相比可有效率地提高過濾表面積。即,對於葉盤型之過濾器而言,直徑12英吋左右為其極限。另一方面,雖然可藉由增加葉盤之片數而擴大過濾面積,但於此情形時,殼體單元變長。因此,存在至殼體之末端部分為止之樹脂流容易產生滯留部,伴隨有凝膠之產生或樹脂之燃燒的問題。與此相對,關於燭型之過濾器,可藉由增加根數而擴大過濾面積。可於有限之體積中擴大表面積。
又,藉由將第二接頭之溫度設定為低於聚合物過濾器單元之溫
度,可防止自擠壓機擠出之股線中產生氣泡。進而,於該發明中,藉由設為於無塵室內進行模頭以後之造粒步驟之構成,可防止於造粒步驟中來自空氣中之異物混入至聚碳酸酯樹脂中。
以上述之方式,根據該發明,可以簡易之構成高效率地製造異物充分少之聚碳酸酯樹脂顆粒。
於本發明之聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置中,較佳為上述棒狀之過濾器元件之過濾精度為5μm以上且50μm以下。
若過濾器元件之過濾精度處於上述之範圍內,則可使異物尺寸變得充分小,且可確保充分之生產性。
於本發明之聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置中,較佳為上述第一接頭及上述第二接頭分別包括兩片以上之金屬製之板。
藉由以兩片以上之金屬製之板構成該等接頭,可使接頭內被加工之聚合物流路之加工變得容易,容易地安裝各種形狀之聚合物過濾器單元。
於本發明之聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置中,較佳為上述棒狀之過濾器元件之過濾精度為5μm以上且50μm以下,且上述第一接頭及上述第二接頭分別包括兩片以上之金屬製之板。
本發明之聚碳酸酯樹脂擠壓造粒方法之特徵在於,使用上述聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置擠壓聚碳酸酯樹脂並使其顆粒化。
根據本發明,可以如上述本發明之聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置之簡易構成之裝置高效率地製造異物充分少之聚碳酸酯樹脂顆粒。
於本發明之聚碳酸酯樹脂擠壓造粒方法中,較佳為使上述第二接頭之溫度比上述聚合物過濾器單元之溫度低10℃以上。
如此,藉由使第二接頭之溫度比聚合物過濾器單元之溫度低10℃以上,可更確實地防止自擠壓機擠出之股線中產生氣泡。
1‧‧‧擠壓造粒裝置
2‧‧‧擠壓機
3‧‧‧冷卻機構
4‧‧‧切斷機
5‧‧‧顆粒篩選機
21‧‧‧料缸前端部
22‧‧‧第一接頭
23‧‧‧聚合物過濾器單元
24‧‧‧第二接頭
25‧‧‧模頭
221‧‧‧金屬製之板
222‧‧‧金屬製之板
231‧‧‧過濾器元件
231A‧‧‧過濾部
231B‧‧‧中空部
231C‧‧‧排出部
231D‧‧‧前端部
232‧‧‧殼體
241‧‧‧金屬製之板
242‧‧‧金屬製之板
CR‧‧‧無塵室
圖1係表示本發明之實施形態之聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置的概略構成圖。
圖2係部分剖面地表示上述實施形態中之擠壓機的側視圖。
圖3係圖2之III-III線剖面圖。
參照圖1對本實施形態之聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置及聚碳酸酯樹脂擠壓造粒方法進行說明。
首次,說明本實施形態之聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置之構成。
如圖1所示,該擠壓造粒裝置1包括擠壓機2、冷卻機構3、切斷機4以及顆粒篩選機5。
擠壓機2包括未圖示之擠壓機本體、配置於其料缸前端部21且可控制溫度之第一接頭22、經由該第一接頭22連結於料缸前端部21且可控制溫度之聚合物過濾器單元23、可控制溫度之第二接頭24以及經由該第二接頭24連結於聚合物過濾器單元23之模頭25。
關於該等擠壓機本體、料缸前端部21、第一接頭22、聚合物過濾器單元23、第二接頭24及模頭25之材質,適合使用不鏽鋼等耐蝕性材料,尤其是SUS316、SUS316L等。
作為該擠壓機本體,使用短軸擠壓機、雙軸擠壓機等。關於雙軸擠壓機,有同方向旋轉、反方向旋轉等各種形式之擠壓機,但並無特別限定。
第一接頭22係安裝於料缸前端部21與聚合物過濾器單元23之間者。第一接頭22係以複數片構成以使料缸前端部21之樹脂出口之形狀(於單軸擠壓機之情形時為圓形,於雙軸擠壓機之情形時為眼鏡型)向聚合物過濾器單元23之入口之形狀階段性地變化。藉由以複數片構
成,可使第一接頭22內被加工之聚合物流路之加工變得容易,容易地安裝各種形狀之聚合物過濾器單元23。
於第一接頭22設置有未圖示之油溫調節用電路或筒(cartridge)加熱器等。藉此,第一接頭22變得可控制溫度。又,藉由控制於聚合物流路內部流動之聚合物之溫度,可控制聚合物之黏度,使得控制產生於聚合物過濾器內之壓力成為可能。
如圖2及圖3所示,聚合物過濾器單元23於殼體232內部包括複數根棒狀之過濾器元件231。藉由如此般包括複數根棒狀之過濾器元件231,如下所述,可以相同體積之殼體232,達成先前之1.5倍以上之過濾面積。
即,作為先前之聚合物過濾器,迄今為止一般使用於中心柱(center pole)重疊複數片盤狀之過濾器元件而成之聚合物過濾器。然而,於欲熔融過濾高黏度之樹脂之情形時,此構造中成為樹脂之出口之中心柱為一根。因此,於過濾精度較高(例如10μm等)之葉盤型之過濾器元件之情形時,即便增加盤數而增加過濾面積,亦會由於差壓之上升而使吐出量受到限制。與此相對,於使用複數根棒狀之過濾器元件之情形時,於增加過濾器元件之同時,亦可同時增加過濾器內部之成為聚合物之出口的面積。因此,與葉盤型相比,可以相同體積之殼體232達成1.5倍以上之過濾面積,可抑制差壓之上升。
於聚合物過濾器單元23設置有未圖示之油溫調節用電路、筒加熱器等。藉此,聚合物過濾器單元23變得可控制溫度。
如圖2所示,棒狀之過濾器元件231亦可包括自側面過濾聚碳酸酯樹脂之過濾部231A、供經該過濾部231A過濾之聚碳酸酯樹脂流動之中空部231B、自該中空部231B排出聚碳酸酯樹脂之端部之排出部231C以及過濾器元件231之前端部231D。又,作為棒狀之過濾器元件231,可列舉管型、燭型等棒狀者。該等之中,適合使用燭型之過濾
器元件231。於使用複數根燭型等棒狀之過濾器元件231之情形時,於增加過濾器元件231之同時,亦可同時增加過濾器內部之成為聚合物之出口的面積。
作為燭型之過濾器元件231,可選擇Fanpleat型、Ultipleat型等濾材(介質)之形狀,可自市場獲得各種製品。作為燭型之過濾器元件,並無特別限制,但於下述之實施例中使用市售之日本Pall公司製造之Ultipleat型過濾器元件。
對於過濾器元件231之材質並無特別限制,但就耐鏽性、耐蝕性、強度等之觀點而言,較佳為使用不鏽鋼,更佳為使用SUS304、SUS316L等,就耐蝕性之觀點而言,尤佳為使用SUS316L。
過濾器元件231之過濾器之過濾精度較佳為5μm以上且50μm以下,若考慮生產性或異物尺寸等之平衡,則更佳為10μm以上且30μm以下。於使用過濾精度未達5μm之過濾器之情形時,雖然捕捉樹脂中之異物之性能有所提高,但會引起網眼堵塞,連續使用時間縮短,又,為了通過過濾器元件,入口側之壓樹脂壓力上升,故存在吐出量下降之傾向。另一方面,於超過50μm之情形時,雖然樹脂壓力之上升得到抑制而可增加吐出量,但存在去除異物之能力下降之傾向。
第二接頭24係安裝於聚合物過濾器單元23與模頭25之間者。第二接頭24係以複數片構成以使聚合物過濾器單元23之樹脂出口之形狀向模頭25之入口之形狀階段性地變化。藉由以複數片構成,可使第二接頭24內被加工之聚合物流路之加工變得容易。
於第二接頭24設置有未圖示之油溫調節用電路或筒加熱器等。藉此,第二接頭24變得可控制溫度。並且,第二接頭24之溫度必須設定為低於聚合物過濾器單元23之溫度。於第二接頭24之溫度被設定為聚合物過濾器單元23之溫度以上之情形時,股線中會混入氣泡而無法製作精確之顆粒。
模頭25係將經由聚合物過濾器單元23等之熔融樹脂擠出之部分。該模頭25之樹脂出口之形狀通常為圓形等,該形狀成為股線之剖面形狀。
冷卻機構3係用以於將自模頭25擠出之熔融樹脂搬送至切斷機4之期間使上述熔融樹脂冷卻、固化之機構。具體而言,較佳為使用股線浴。作為該股線浴,可使用各種類型之股線浴。例如,可採用(i)藉由使一定容量之水或溫水於股線浴中循環,始終供給水使其循環而進行冷卻之方法;(ii)於上述(i)之方法中進而於使用之水中使用過濾水或將導電率控制在一定程度以下之純水的方法;(iii)利用不鏽鋼線製等之帶式輸送機等搬送股線,以一定間隔配置噴嘴,噴出霧狀之水,藉此冷卻股線之方法等。又,為了防止異物之混入,亦可採取於股線浴之上部配置護蓋等構造上之對策。
切斷機4係用以切斷經冷卻機構3冷卻之股線使其顆粒化之機構。作為切斷機4,可適當使用切粒機等公知者。
並且,冷卻機構3及切斷機4必須配置於JIS B 9920中規定之空氣之清潔度為1級至7級中任一級之環境下。為了設為此種構成,例如,如圖1所示,只要將冷卻機構3及切斷機4配置於空氣之清潔度滿足上述條件之無塵室CR內即可。藉由以如此之方式,可防止灰塵、粉塵等來自外部之異物混入至股線或顆粒中。
顆粒篩選機5係用以篩選藉由切斷機4切斷股線而獲得之顆粒的機構。該顆粒篩選機5較佳為如圖1所示,將冷卻機構3及切斷機4配置於空氣之清潔度滿足上述條件之無塵室CR內。
繼而,對聚碳酸酯樹脂擠壓造粒方法進行說明。
首先,自擠壓機2之料缸前端部21擠出熔融狀態之聚合物,使其經由第一接頭22流入至聚合物過濾器單元23之殼體232中。此時,利用未圖示之油溫調節用電路等對第一接頭22及聚合物過濾器單元23進
行溫度控制,藉此可控制於聚合物流路內部流動之聚合物之溫度。此處,聚合物之溫度較佳為控制在290℃以下。
流入至聚合物過濾器單元23之殼體232中之聚合物藉由棒狀之過濾器元件231之過濾部231A進行過濾。經過濾之聚合物於棒狀之過濾器元件231之中空部231B流動,自排出部231C向第二接頭24流出。此時,第二接頭24之溫度必須低於聚合物過濾器單元23之溫度,就抑制氣泡混入至股線中之觀點而言,較佳為低10℃以上,更佳為低20℃以上,尤佳為低30℃以上。
向第二接頭24流出之聚合物經由第二接頭24自模頭25被擠出。自模頭25擠出之熔融樹脂藉由冷卻機構3於搬送至切斷機4之期間被冷卻、固化而成為股線。該股線藉由切斷機4被切斷而成為顆粒。該顆粒藉由顆粒篩選機5被篩選而獲得製品。此處,由於冷卻機構3、切斷機4及顆粒篩選機5配置於空氣之清潔度滿足上述條件之無塵室CR內,故可防止灰塵或粉塵等來自外部之異物混入至股線或顆粒中。
繼而,對本實施形態中使用之聚碳酸酯進行說明。
本實施形態中使用之聚碳酸酯不僅可單獨為聚碳酸酯樹脂,亦可為聚碳酸酯樹脂組合物。又,該聚碳酸酯並非特別規定利用界面法、熔融法等製造方法。但,利用界面法製造之聚碳酸酯可較低地設定反應溫度,故可製造凝膠之產生較少、異物較少之高品質之樹脂。因此,聚碳酸酯樹脂之製造方法較佳為界面法。
於聚碳酸酯樹脂組合物中,可添加抗氧化劑、脫模劑、紫外線吸收劑等添加劑。又,該聚碳酸酯樹脂組合物亦可含有丙烯酸系樹脂或聚矽氧油、阻燃劑等。
本實施形態中使用之聚碳酸酯樹脂可為芳香族聚碳酸酯樹脂,亦可為脂肪族聚碳酸酯樹脂,但使用芳香族聚碳酸酯樹脂時,耐衝擊性、耐熱性更優異,故而較佳。
作為芳香族聚碳酸酯樹脂,通常可使用藉由二元酚與碳酸酯前驅物之反應而製造之芳香族聚碳酸酯樹脂。芳香族聚碳酸酯樹脂與其他熱塑性樹脂相比,耐熱性、阻燃性及耐衝擊性良好,故可作為樹脂組合物之主成分。
作為二元酚,可列舉:4,4'-二羥基聯苯;1,1-雙(4-羥基苯基)甲烷、1,1-雙(4-羥基苯基)乙烷及2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷[雙酚A]等雙(4-羥基苯基)烷烴;雙(4-羥基苯基)環烷烴;雙(4-羥基苯基)氧化物;雙(4-羥基苯基)硫化物;雙(4-羥基苯基)碸;雙(4-羥基苯基)亞碸;雙(4-羥基苯基)酮等。該等之中,較佳為雙酚A。作為二元酚,可為使用該等二元酚之一種之均聚物,亦可為使用兩種以上之共聚物。進而,亦可為將多官能性芳香族化合物與二元酚併用而獲得之熱塑性無規分支聚碳酸酯樹脂。
作為碳酸酯前驅物,可列舉羰基鹵化物、鹵代甲酸酯、碳酸酯等,具體而言可列舉碳醯氯、二元酚之二鹵代甲酸酯、碳酸二苯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯等。
本實施形態中使用之芳香族聚碳酸酯樹脂之製造可根據需要使用末端封端劑。作為末端封端劑,可使用芳香族聚碳酸酯樹脂之製造中之公知之末端封端劑,例如,作為其具體之化合物,可列舉:苯酚、對甲酚、對第三丁基苯酚、對第三辛基苯酚、對異丙苯基苯酚、對壬基苯酚以及對第三戊基苯酚等。該等一元酚可分別單獨使用,亦可組合兩種以上使用。
本實施形態中使用之芳香族聚碳酸酯樹脂亦可具有分支結構。為了導入分支結構,只要使用分支劑即可,例如可使用1,1,1-三(4-羥基苯基)乙烷;α,α',α"-三(4-羥基苯基)-1,3,5-三異丙基苯;1-[α-甲基-α-(4'-羥基苯基)乙基]-4-[α',α'-雙(4"-羥基苯基)乙基]苯;間苯三酚、偏苯三甲酸以及靛紅雙(鄰甲酚)等具有三個以上官能基之化合物等。
又,作為該芳香族聚碳酸酯樹脂,可單獨使用均芳香族聚碳酸酯樹脂,但就於不降低樹脂組合物之黏度平均分子量之情況下提高流動性之觀點而言,亦可使用均芳香族聚碳酸酯樹脂與具有下述通式(a-1)及(a-2)表示之重複單元之聚碳酸酯共聚物的混合物。
上述式(a-1)中,R13及R14分別獨立地表示碳數1~6之烷基。X表示單鍵、碳數1~8之伸烷基、碳數2~8之亞烷基、碳數5~15之伸環烷基、碳數5~15之亞環烷基、-S-、-SO-、-SO2-、-O-、-CO-。a及b分別獨立地表示0~4之整數。
又,上述式(a-2)中,R15及R16分別獨立地表示碳數1~3之烷基,Y表示碳數2~15之直鏈或支鏈之伸烷基。c及d分別獨立地表示0~4之整數,n表示2~200之整數。
上述聚碳酸酯共聚物可藉由被稱為界面聚合法之慣用之製造方法製造。即,可藉由使二元酚、酚改性二醇及碳醯氯等碳酸酯前驅物反應之方法製造。具體而言,例如於二氯甲烷等惰性溶劑中,於公知之分子量調節劑之存在下,進而根據需要添加觸媒或分支劑,使二元酚、酚改性二醇及碳醯氯等碳酸酯前驅物反應。
又,作為該芳香族聚碳酸酯樹脂,亦可使用芳香族聚碳酸酯-聚有機矽氧烷共聚物,或含有芳香族聚碳酸酯-聚有機矽氧烷共聚物者。於此情形時,可提高阻燃性及低溫下之耐衝擊性。又,就阻燃性
之方面而言,構成該共聚物之聚有機矽氧烷更佳為聚二甲基矽氧烷。
於本實施形態中使用之聚碳酸酯中,可適當添加抗氧化劑、脫模劑、紫外線吸收劑、潤滑劑、光穩定劑、塑化劑、增量劑、防靜電劑、界面活性劑、流動性改良劑、蠟類、填料、著色劑、表面平滑劑、光擴散劑、阻燃劑等各種添加劑、助劑。
作為抗氧化劑,可列舉芳基膦系、亞磷酸酯系、磷酸酯系、受阻酚系等之抗氧化劑。該抗氧化劑相對於聚碳酸酯樹脂100質量份,可添加0.01質量份以上且0.5質量份以下。
作為酚系抗氧化劑,並無特別限制,適合使用受阻酚系。作為代表性之例,可列舉:3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯、三乙二醇-雙[3-(3-第三丁基-5-甲基-4-羥基苯基)丙酸酯]、1,6-己烷二醇-雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、季戊四醇-四[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、N,N'-六亞甲基雙[(3,5-二-第三丁基-4-羥基)-氫桂皮醯胺]、2,2-硫基-二伸乙基雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、2,4-雙(正辛硫基)-6-(4-羥基-3,5-二-第三丁基苯胺基)-1,3,5-三、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-第三丁基-4-羥基苄基)苯、異氰尿酸三(3,5-二-第三丁基-4-羥基苄基)酯以及雙(3,5-二-第三丁基-4-羥基苄基膦酸乙酯)鈣等。
作為磷系抗氧化劑,並無特別限制。作為代表性之例,除了亞磷酸三(壬基苯基)酯、亞磷酸2-乙基己基二苯酯以外,亦可列舉:亞磷酸三甲酯、亞磷酸三乙酯、亞磷酸三丁酯、亞磷酸三辛酯、亞磷酸三壬酯、亞磷酸三癸酯、亞磷酸三(十八烷基)酯、二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯、亞磷酸三(2-氯乙基)酯、亞磷酸三(2,3-二氯丙基)酯等亞磷酸三烷基酯;亞磷酸三環己酯等亞磷酸三環烷基酯;亞磷酸三苯酯、亞磷酸三甲苯酯、亞磷酸三(乙基苯基)酯、亞磷酸三(丁基苯基)酯、亞磷酸三(羥基苯基)酯、亞磷酸三(2,4-二-第三丁基苯基)酯等亞
磷酸三芳基酯;磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、磷酸三癸酯、磷酸三(十八烷基)酯、二硬脂基季戊四醇二磷酸酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2,3-二氯丙基)酯等磷酸三烷基酯;磷酸三環己酯等磷酸三環烷基酯;磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(壬基苯基)酯、磷酸2-乙基苯基二苯酯等磷酸三芳基酯等。該等之中,適合使用亞磷酸三芳基酯及磷酸三芳基酯。
脫模劑可用於在進行射出成形之時提高自模具之脫離性。該脫模劑通常以由植物性油脂或動物性油脂等精製而成之脂肪族羧酸為原料,使用上述脂肪族羧酸與脂肪族醇或多元醇之酯、上述脂肪族羧酸與甘油酯等之酯等。該等脫模劑係由精製天然物或油脂而成之原料製造,故於添加劑中存在含有微量之金屬雜質者。為了去除該等微量金屬成分,亦可使用藉由鋁碳酸鎂等金屬吸附劑進行精製處理而成者。該等脫模劑相對於聚碳酸酯樹脂100質量份,可添加0.1質量份以上且0.5質量份以下。
作為紫外線吸收劑,可添加包含苯并三唑系化合物、苯并三系化合物、苯并系化合物、2-氰基丙烯酸系化合物以及二苯甲酮系化合物之紫外線吸收劑等。於該等之中,一般使用苯并三唑系之紫外線吸收劑。作為苯并三唑系紫外線吸收劑,可列舉:2-(5-甲基-2-羥基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-4-辛氧基苯基)苯并三唑、2-[2-羥基-3,5-雙(α,α'-二甲基苄基)苯基]-2H-苯并三唑、2-(3,5-二-第三丁基-2-羥基苯基)苯并三唑、2-(3-第三丁基-5-甲基-2-羥基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(3,5-二-第三丁基-2-羥基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(3,5-二-第三戊基-2-羥基苯基)苯并三唑、2-(2'-羥基-5'-第三辛基苯基)苯并三唑、2-[2-羥基-3-('3,4,5,6-四氫鄰苯二甲醯亞胺甲基)-5-甲基苯基]苯并三唑、2,2'-亞甲基雙[4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚]、3-[3-第三丁基-5-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羥基苯基]丙酸甲酯-聚乙
二醇(分子量約為300)之縮合物等。該等之中,較佳為使用特別是2-[2-羥基-3,5-雙(α,α-二甲基苄基)苯基]-2H-苯并三唑、2-(2'-羥基-5'-第三辛基苯基)苯并三唑或2,2'-亞甲基雙[4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚]。該等紫外線吸收劑可單獨使用,或以兩種或兩種以上之混合物使用。該等紫外線吸收劑相對於聚碳酸酯樹脂100質量份,可添加0.1質量份以上且0.5質量份以下(更佳為0.2質量份以上且0.4質量份以下)。
根據如上所述之實施形態,可獲得如下之效果。
(1)藉由使用包括複數根棒狀之過濾器元件231之聚合物過濾器單元23,與先前相比,可有效率地提高過濾表面積。
(2)藉由將第二接頭24之溫度設定為低於聚合物過濾器單元23之溫度,可防止自擠壓機2擠出之股線中產生氣泡。
(3)藉由設為於無塵室CR內進行模頭25以後之造粒步驟之構成,可防止於造粒步驟中來自空氣中之異物混入至聚碳酸酯樹脂中。
(4)藉由使棒狀之過濾器元件231之過濾精度處於5μm以上且50μm以下之範圍內,可充分地減小異物尺寸,並且可確保充分之生產性。
(5)藉由使第一接頭22及第二接頭24分別由兩片以上之金屬製之板構成,可使第一接頭22及第二接頭24內被加工之聚合物流路之加工變得容易。
本發明並非限定於上述實施形態,其包含可達成本發明之目的之範圍內之變化、改良等。
例如,於本實施形態中,第一接頭22及第二接頭24分別由兩片金屬板構成,但並不限定於此,亦可分別由三張以上之金屬板構成。
於本實施形態中,過濾器元件231之根數為5根,但並不限定於
此。並且,可根據殼體232之尺寸而適當設定根數。
以下,列舉實施例及比較例更具體地說明本發明,但本發明不受實施例等之內容之任何限定。再者,以下表示實施例及比較例中使用之材料。
聚碳酸酯樹脂A:雙酚A聚碳酸酯樹脂,黏度值為40.0,黏度平均分子量為15000,由出光興產公司製造之「FN1500」
聚碳酸酯樹脂B:雙酚A聚碳酸酯樹脂,黏度值為48.8,黏度平均分子量為19000,由出光興產公司製造之「FN1900」
聚碳酸酯樹脂C:雙酚A聚碳酸酯樹脂,黏度值為55.8,黏度平均分子量為22000,由出光興產公司製造之「FN2200」
聚碳酸酯樹脂D:雙酚A聚碳酸酯樹脂,黏度值為33.2,黏度平均分子量為11500,由出光興產公司製造之「FN1300」
聚碳酸酯樹脂E:藉由下述製備例1獲得之聚碳酸酯共聚物,黏度值為36.9,黏度平均分子量為13000
抗氧化劑:磷系抗氧化劑,亞磷酸三(2,4-二-第三丁基苯基)酯,由Chiba Specialty Chemicals公司製造之「Irgafos 168」
脫模劑A:季戊四醇硬脂酸全酯與季戊四醇棕櫚酸全酯之混合物,由理研維他命公司製造之「Rikester EW-440A」
脫模劑B:硬脂酸單甘油酯,由理研維他命公司製造之「Rikemal S-100A」
以如下之方式製備具有下述通式(I)表示之重複單元與下述通式(II)表示之重複單元,且下述通式(II)表示之重複單元之含量為4質量%的聚碳酸酯共聚物(PC共聚物)。
[式中,R1及R2分別獨立地表示碳數1~6之烷基,X表示伸丙基。R3及R4分別獨立地表示碳數1~3之烷基,Y表示伸丁基。a~d分別為0,n為2~200之整數]
於氮氣環境下,於0.05質量份之二丁基錫氧化物之存在下以220℃加熱100質量份之聚1,4-丁二醇(PTMG,Mn(數量平均分子量)=1000)及33.4質量份之對羥基苯甲酸甲酯,從而蒸餾去除甲醇。
對反應系統內減壓,蒸餾去除過剩之對羥基苯甲酸甲酯。將反應產物5.0質量份溶解於二氯甲烷30體積份中。向該二氯甲烷溶液添加8質量%之碳酸氫鈉水溶液10體積份,於劇烈混合20分鐘之後,藉由離心分離提取二氯甲烷相。於減壓下濃縮二氯甲烷相,從而獲得作為酚改性二醇之聚1,4-丁二醇-雙(4-羥基苯甲酸酯)。
向濃度5.6質量%之氫氧化鈉水溶液中添加相對於之後溶解之雙酚A(BPA)為2000質量ppm之二亞硫磺酸鈉,並向其中以BPA濃度成為13.5質量%之方式溶解BPA,從而製備BPA之氫氧化鈉水溶液。於內徑6mm、管長30m之管型反應器中連續通入流量40L/hr之上述BPA之氫氧化鈉水溶液、及流量15L/hr之二氯甲烷,同時連續通入流量4.0kg/hr之碳醯氯。管型反應器具有套管部分,使冷卻水通過套管而
使反應液之溫度保持在40℃以下。
自管型反應器送出之反應液被連續地導入至包括後退翼之內體積40L之附擋板之槽型反應器中,向其中進而供給流量2.8L/hr之BPA之氫氧化鈉水溶液、流量0.07L/hr之25質量%之氫氧化鈉水溶液、流量17L/hr之水、及流量0.64L/hr之1質量%之三乙胺水溶液,於29~32℃下進行反應。自槽型反應器連續地抽出反應液,藉由靜置而分離去除水相,從而提取二氯甲烷相。以如此之方式獲得之聚碳酸酯低聚物溶液中,低聚物濃度為329g/L,氯甲酸酯基濃度為0.74mol/L。
向T.K.Pipeline Homomixer(管線均質攪拌機)2SL型(Primix公司製造)中供給流量20L/hr之利用上述合成步驟獲得之PC低聚物、流量12L/hr之二氯甲烷、流量868kg/hr之以上述方式合成之聚1,4-丁二醇-雙(4-羥基苯甲酸酯)之40質量%二氯甲烷溶液、流量400ml/hr之3質量%之三乙胺水溶液、及流量2.3kg/hr之6.4質量%之氫氧化鈉水溶液,於3000rpm之旋轉下進行預聚合,從而獲得預聚合液。
繼而,向T.K.Pipeline Homomixer 2SL型(Primix公司製造)中供給流量960g/hr之該預聚合液與PTBP(對第三丁基苯酚)之20質量%二氯甲烷溶液、及流量14.1kg/hr之將BPA溶解於6.4質量%之氫氧化鈉水溶液使濃度成為8.8質量%而成之水溶液,於3000rpm之旋轉下進行乳化,從而獲得乳化液。繼而,將該乳化液導入至作為第二反應器之附套管之孔口混合器(orifice mixer)中,該孔口混合器係將兩片具有三個直徑0.8mm之孔的孔口板(orifice plate)插入至19.05mm(3/4英吋)之配管中而成,進而供給至作為第三反應器之附套管之50L槳翼三段之塔型攪拌槽而進行聚合。於套管中流通15℃之冷卻水,從而使聚合液之出口溫度為30℃。
向包括槳型攪拌翼之50L稀釋槽中,以11L/hr之流量連續供給自
上述塔型反應器溢出之聚合液以及用於稀釋之二氯甲烷。繼而,將自稀釋槽獲得之乳液導入至K.C.C離心萃取機(商品名,川崎重工公司製造,內體積為4L,轉子直徑為430mm)中,以3000rpm之轉數進行離心萃取,從而使水層與有機層分離。
向T.K.Pipeline Homomixer 2SL型(Primix公司製造)中以7.8L/hr之流量供給自上述離心萃取機獲得之有機層及0.03mol/L之氫氧化鈉水溶液,以3000rpm進行攪拌混合。將來自均質攪拌機出口之混合液導入至離心萃取機中,以3000rpm之轉數進行離心萃取,從而使水層與有機層分離。
繼而,向K.C.C離心萃取機(商品名,川崎重工公司製造,內體積為4L,轉子直徑為430mm)導入自稀釋槽獲得之乳液,以3000rpm之轉數進行離心萃取,使水層與有機層分離,有機層被供給至緊接其後之酸洗步驟。
向T.K.Pipeline Homomixer 2SL型(Primix公司製造)中以7.8L/hr之流量供給自鹼洗步驟之離心萃取機獲得之有機層及0.2mol/L之鹽酸水溶液,以3000rpm進行攪拌混合。將來自均質攪拌機出口之混合液導入至靜置分離槽中,使水層與有機層分離,有機層被供給至緊接其後之第一水洗步驟。
向T.K.Pipeline Homomixer 2SL型(Primix公司製造)中以7.8L/hr之流量供給自離心萃取機獲得之有機層及純水,以3000rpm進行攪拌混合。將來自均質攪拌機出口之混合液導入至離心萃取機中,以3000rpm之轉數進行離心萃取,使水層與有機層分離,有機層被供給至緊接其後之第二水洗步驟。
向T.K.Pipeline Homomixer 2SL型(Primix公司製造)中以7.8L/hr之流量供給自離心萃取機獲得之有機層及純水,以3000rpm進行攪拌混合。將來自均質攪拌機出口之混合液導入至離心萃取機中,以3000rpm之轉數進行離心萃取,使水層與有機層分離,從而獲得精製聚碳酸酯二氯甲烷溶液(有機層)。
對精製聚碳酸酯二氯甲烷溶液進行濃縮、粉碎,於減壓、105℃下對所獲得之薄片進行乾燥。所獲得之聚碳酸酯薄片之性狀如下所述。藉由NMR(Nuclear Magnetic Resonance,核磁共振)求出之聚1,4-丁二醇-雙(4-羥基苯甲酸酯)殘基之量為4.0質量%。
依據ISO1628-4(1999)而測定之黏度值為36.9(Mv=13000)。
利用附排氣口之雙軸擠壓機(L/D=31.5,日本製鋼所製造之「TEX65αII」),以1000kg/hr之吐出量對聚碳酸酯樹脂組合物進行混練,使用如圖1所示之擠壓造粒裝置1製造聚碳酸酯樹脂組合物之顆粒。再者,聚碳酸酯樹脂組合物之調配組成及擠壓造粒裝置1之裝置條件如下述表1所示。又,關於燭型之過濾器元件,使用日本Pall公司所製造者(過濾材之形狀:Ultipleat型)。無塵室CR係將其內部之由JIS B 9920-2002規定之空氣之清潔度設定為7級,又,於比較例1中,使用第一接頭、聚合物過濾器單元及第二接頭成為一體之單元。
以如下之方法進行擠壓造粒裝置及擠壓造粒方法之評價(擠壓造粒裝置中之樹脂溫度、聚合物過濾器入口側壓力及股線之外觀、以及聚碳酸酯樹脂或聚碳酸酯樹脂組合物之黏度值、黏度平均分子量(Mv)、黃色指數(YI)及熔融過濾異物)。將獲得之結果示於表1中。
於第二接頭之後設置熱電偶而測定樹脂溫度。
於第一接頭之正前面設置壓力感測器而測定入口側之樹脂壓力。
擠壓機啟動後立即以200kg/hr之吐出量啟動,緩緩地增加吐出量,使其於20分鐘後上升至特定之1000kg/hr之吐出量。使吐出量固定在1000kg/hr,於10分鐘後(自擠壓機啟動30分鐘後),藉由目視確認自模頭擠出之股線中有無混入氣泡。於混入氣泡之情形時,可藉由股線白濁而判斷。
依據ISO1628-4(1999)測定聚碳酸酯樹脂之黏度值
對於採取之聚碳酸酯樹脂顆粒,利用烏氏黏度管測定20℃下之二氯甲烷溶液之極限黏度[η],藉由以下之關係式(Schnell之式)進行計算。
[η]=1.23×10-5×Mv0.83
使用採取之聚碳酸酯樹脂顆粒,利用射出成型機(東芝機械公司製造之「EC-40」),將料缸溫度設定為280℃,採取厚度2mm之試片。依據JIS K-7105測定該試片。
將採取之聚碳酸酯樹脂顆粒100g溶解於二氯甲烷,利用孔徑2.5μm之薄膜過濾器進行抽吸過濾,利用光學顯微鏡觀察過濾器上被捕捉之異物,記錄異物之個數及尺寸。
由表1所示之結果清楚確認:於使用本發明之擠壓造粒裝置(實施例1~3)之情形時,可以簡易之構成高效率地製造異物充分少之聚碳酸酯樹脂顆粒。可知:與此相對,於使用採用葉盤型之過濾器元件且將冷卻機構及切斷機配置於無塵室外的擠壓造粒裝置(比較例1)之情形時,熔融過濾異物變多。
除了如以下表2所示般變更聚碳酸酯樹脂組合物之調配組成及擠壓造粒裝置1之裝置條件以外,與實施例1同樣地製造聚碳酸酯樹脂組合物之顆粒。
以如上所述之方法進行擠壓造粒裝置及擠壓造粒方法之評價(擠壓造粒裝置中之樹脂溫度、聚合物過濾器入口壓力及股線之外觀、以及聚碳酸酯樹脂組合物之黏度平均分子量(Mv)、黃色指數(YI)及熔融過濾異物)。將所獲得之結果示於表2中。再者,於比較例2中,由於股線中混入氣泡,無法製作精確之顆粒,故未進行有關聚碳酸酯樹脂組合物之評價。
由表2所示之結果可明確:於第二接頭之溫度設定為與聚合物過濾器單元之溫度相同之溫度之情形時,股線中混入氣泡而無法製作精確之顆粒。
除了如以下表3所示般變更聚碳酸酯樹脂組合物之調配組成及擠壓造粒裝置1之裝置條件以外,與實施例1同樣地製造聚碳酸酯樹脂組合物之顆粒。
以如上所述之方法進行擠壓造粒裝置及擠壓造粒方法之評價(擠壓造粒裝置中之樹脂溫度、聚合物過濾器入口壓力及股線之外觀、以及聚碳酸酯樹脂組合物之黏度平均分子量(Mv)、黃色指數(YI)及熔融過濾異物)。將獲得之結果示於表3中。
由表3所示之結果清楚確認:於使用可達成低黏度之PC共聚物之情形時(實施例5~6),亦可與上述實施例同樣地以簡易之構成高效率地製造異物充分少之聚碳酸酯樹脂顆粒。
1‧‧‧擠壓造粒裝置
2‧‧‧擠壓機
3‧‧‧冷卻機構
4‧‧‧切斷機
5‧‧‧顆粒篩選機
21‧‧‧料缸前端部
22‧‧‧第一接頭
23‧‧‧聚合物過濾器單元
24‧‧‧第二接頭
25‧‧‧模頭
CR‧‧‧無塵室
Claims (6)
- 一種聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置,其特徵在於,包括擠壓機、設置於上述擠壓機下游側之冷卻機構及設置於上述冷卻機構下游側之切斷機,上述擠壓機包括:配置於料缸前端部且可控制溫度之第一接頭、經由該第一接頭連結於料缸前端部且可控制溫度之聚合物過濾器單元、可控制溫度之第二接頭、及經由該第二接頭連結於上述聚合物過濾器單元之模頭,上述聚合物過濾器單元於內部包括複數根棒狀之過濾器元件,上述棒狀之過濾器元件包括自側面過濾聚碳酸酯樹脂之過濾部、供經該過濾部過濾之聚碳酸酯樹脂流動之中空部、以及自該中空部排出聚碳酸酯樹脂之端部之排出部,上述第二接頭之溫度設定為低於上述聚合物過濾器單元之溫度,上述冷卻機構及上述切斷機配置於JIS B 9920中規定之空氣之清潔度為1級至7級中任一級之環境下。
- 如請求項1之聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置,其中上述棒狀之過濾器元件之過濾精度為5μm以上且50μm以下。
- 如請求項1之聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置,其中上述第一接頭及上述第二接頭分別包括兩片以上之金屬製之板。
- 如請求項1之聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置,其中上述棒狀之過濾器元件之過濾精度為5μm以上且50μm以下, 上述第一接頭及上述第二接頭分別包括兩片以上之金屬製之板。
- 一種聚碳酸酯樹脂擠壓造粒方法,其特徵在於,使用如請求項1至4中任一項之聚碳酸酯樹脂用擠壓造粒裝置擠出聚碳酸酯樹脂並使其顆粒化。
- 如請求項5之聚碳酸酯樹脂擠壓造粒方法,其中使上述第二接頭之溫度比上述聚合物過濾器單元之溫度低10℃以上。
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