JP2006021467A

JP2006021467A - 熱可塑性樹脂のペレット化における切削粉の発生を防止する方法

Info

Publication number: JP2006021467A
Application number: JP2004202886A
Authority: JP
Inventors: Koji Okada; 耕治岡田; Akito Kawagoe; 昭人河越
Original assignee: Sumitomo Dow Ltd
Current assignee: Sumika Polycarbonate Ltd
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【構成】熱可塑性樹脂を溶融混錬し得られたストランドを冷却後、切断してペレット化する方法において、あらかじめ熱可塑性樹脂にポリカプロラクトンを配合して溶融混錬するか、または溶融状態の熱可塑性樹脂にポリカプロラクトンを配合し溶融混錬ことを特徴とするペレット化における切削粉の発生を防止する方法。
【効果】本発明の方法によれば、ペレット製造時のストランドの温度管理や水槽の追加などの制約を受けにくく、ペレットに付着または混在する切削粉の発生を抑制し、その結果として切削粉の少ない熱可塑性樹脂ペレットが得られ、当該切削粉に起因するペレット製造ラインの不具合を抑制し、連続生産性の向上やフィルター交換頻度の低減、さらには、成形加工時の不具合、例えば、成形時の色ムラなどの外観不良などを改良した熱可塑性樹脂ペレットを容易に得ることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、熱可塑性樹脂、とりわけ透明性熱可塑性樹脂にポリカプロラクトンを配合することを特徴とする、ペレット化における切削粉の発生を防止するための方法に関する。詳しくは、ペレット化後の熱可塑性樹脂のペレットに付着または混在する切削粉の発生を抑制し、その結果として微粉の少ないペレットからなる成形用樹脂材料を提供せんとするものであり、当該切削粉に起因する製造ラインの不具合、例えば、ペレット空送ラインに切削粉が付着することによるエアーフィルター等の目詰まりや、他のグレードへ切り替えた際のコンタミネーションの発生、ストランドカッター装置におけるカッター切削不良に伴う製造ラインのメンテナンス頻度を低減し、連続安定生産性の向上へ寄与し、さらには、成形時の不具合、例えば、ホッパードライヤーなどの乾燥設備内、ペレット受け入れタンクおよび受け入れタンクからホッパードライヤーまでの空送ラインに付着した切削粉が、他の材料に切り替えた際に、コンタミネーションし、成形時の色ムラなどの外観不良などを改良した樹脂ペレットを提供するものである。

熱可塑性樹脂は、その優れた特性から種々の用途に使用されている。とりわけ、透明性熱可塑性樹脂は、優れた光透過性を有することから電気・電子・ＯＡ、自動車などの分野において広範に使用されており、それぞれの分野で求められる要求性能を満足する樹脂が選択され、使い分けがなされている。

一方、成形加工用としての原料の形態としては、ペレット形状として供される。該加工用ペレットの製造方法としては、押出機などで溶融混練され、押出機先端ダイス部からストランド状の溶融樹脂として押し出され、速やかに水槽中で冷却された後、ペレタイザーにより長さ２〜４ｍｍ程度の円柱状のペレットへ切削加工される。この切削工程において、所望の形状のペレット以外に、細かい切削粉が発生する。該切削粉は、ペレタイザーのロールカッター部、ペレタイザー以降のペレット搬送ラインおよび梱包袋内に堆積、混入する。

ペレット製造ラインにおける切削粉の混入により、ロールカッター部、搬送ライン、切削粉除去用のエアーフィルターの清掃や部品交換などメンテナンスに多大な時間と労力を要する。また、梱包されたペレット中に混入した切削粉は、射出や押出成形加工においてペレット受け入れから成形機までの搬送ライン、ホッパードライヤーや熱風循環式棚式オーブンなどの乾燥設備に付着する。かかる成形加工品工程において、該切削粉は、特に色が異なるなど別の材料へ置き換えた際に、コンタミネーションを起こし、製品外観中に、色むらや異物として存在し、外観不良を引き起こす。このような不具合を防止するために、溶融混錬された熱可塑性樹脂のストランドを冷却後、ペレタイザーなどを用いてペレット化する際に発生する切削粉の低減が望まれていた。

従来、ペレット製造時の切削紛の発生を低減する方法に関しては、ストランドを切断する際の切削加工温度を厳密に制御する方法や、ストランドの冷却において温度の異なる複数の水槽を通した後に、ペレット化する方法などが提案されている。
特開２００１−２６９９２９号公報特開平１１−３４２５１０号公報

しかしながら、従来の技術では、熱可塑性樹脂をペレット化する工程において切削紛発生量を抑制するために、水槽やストランドの温度管理を厳密にしなければならず、また水槽の追加や温度制御など特別な設備や装置を必要とした。さらに、ペレットの製造においても切削紛の量を厳密に管理しなければならず、多大な労力が費やされていた。

本発明者らは、かかる問題点に鑑み鋭意検討を行った結果、熱可塑性樹脂にポリカプロラクトンを配合することにより、ストランドのペレット化における切削粉の発生を著しく抑制し、ひいてはペレットに付着もしくは混在する切削粉を低減する方法を見出し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂を溶融混錬し得られたストランドを冷却後、切断してペレット化する方法において、あらかじめ熱可塑性樹脂にポリカプロラクトンを配合して溶融混錬することを特徴とするペレット化における切削粉の発生を防止する方法を提供するものである。

また、本発明の別の形態として、熱可塑性樹脂を溶融混錬し得られたストランドを冷却後、切断してペレット化する方法において、溶融状態の熱可塑性樹脂にポリカプロラクトンを配合し溶融混錬することを特徴とするペレット化における切削粉の発生を防止する方法を提供するものである。

本発明のペレット化における切削粉の発生を防止する方法によれば、ペレット製造時のストランドの温度管理や水槽の追加などの制約を受けにくく、ペレットに付着または混在する切削粉の発生を抑制し、その結果として切削粉の少ない熱可塑性樹脂ペレットが得られ、当該切削粉に起因するペレット製造ラインにおける不具合、例えば、連続安定生産性の向上やメンテナンス頻度の低減、さらには、成形時の不具合、例えば、ホッパードライヤーなどの乾燥設備内、ペレット受け入れタンクおよび受け入れタンクからホッパードライヤーまでの空送ラインに付着した切削粉が、他の材料に切り替えた際に、コンタミネーションし、成形時の色ムラなどの外観不良などを改良した熱可塑性樹脂ペレットを容易に得ることができる。

本発明に使用される熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、メタクリレート・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体などのスチレン系共重合体、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネートとポリエステルなどをブレンドしたポリマーアロイなどが挙げられる。とりわけ、透明性熱可塑性樹脂樹脂であるポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート・スチレン共重合体、ポリアリレート、スチレン系共重合体またはシクロオレフィンポリマーなどが好適に用いられる。なお、前記透明性熱可塑性樹脂とは、光を透過し、かつ当該樹脂の成形体を観察者と光源等の対象物の間に介在させた場合に、観察者が対象物を認識できる程度の透明性を有するものをいう。

さらに、本発明に使用されるポリカーボネート樹脂とは、種々のジヒドロキシジアリール化合物とホスゲンとを反応させるホスゲン法、またはジヒドロキシジアリール化合物とジフェニルカーボネートなどの炭酸エステルとを反応させるエステル交換法によって得られる重合体であり、代表的なものとしては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（ビスフェノールＡ）から製造されたポリカーボネート樹脂が挙げられる。さらに、上記ジヒドロキシアリール化合物と３価以上のフェノール化合物、例えばフロログルシン、４，６−ジメチル−２，４，６−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ヘプテン、２，４，６−ジメチル−２，４，６−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ヘプタン、１，３，５−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ベンゾール、１，１，１−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−エタンおよび２，２−ビス−［４，４−（４，４′−ジヒドロキシジフェニル）−シクロヘキシル］−プロパンなどを混合使用してもよい。

本発明にて使用されるポリカプロラクトンは、ε−カプロラクトンを触媒存在下、開環重合して製造され、特に２−オキセパノンのホモポリマーが好適に用いられる。該ポリマーは市販品として容易に入手可能で、ダウ・ケミカル社製トーンポリマー、ソルベイ社製ＣＡＰＡなどが挙げられる。ポリカプロラクトンの粘度平均分子量としては、１０，０００〜１００，０００のものが好適で、さらに好ましくは４０，０００〜９０，０００である。

さらに、ε−カプロラクトンを開環重合させる際に、１，４−ブタンジオールなどと共存させ変性したものや、分子末端をエーテルあるいはエステル基などで置換された変性ポリカプロラクトンを使用してもよい。

本発明においては、本発明の効果を損なわない限りにおいて、熱可塑性樹脂に他の公知の添加剤、例えば酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、着色剤、充填剤、流動性改良剤、展着剤、耐衝撃改良剤等を必要に応じて添加することができる。

本発明の熱可塑性樹脂にポリカプロラクトンを配合して溶融混錬する方法に関しては、熱可塑性樹脂とポリカプロラクトンを任意の配合量で計量し、タンブラー、リボンブレンダー、高速ミキサー等により混合した後、混合物を通常の一軸またはニ軸押出機を用いて溶融混練する方法、あるいは、各々の成分を別々に計量し、複数の供給装置から押出機内へ投入し溶融混合する方法があげられる。そして、これらの成分を溶融混合する際の、押出機に投入する位置、押出温度、スクリュー回転数、供給量などは、状況に応じて任意の条件を選択することができる。

以下、本発明を実施例により説明するが本発明はその要旨を超えない限り、これら実施例に限定されるものではない。

尚、使用された熱可塑性樹脂とポリカプロラクトンは以下のものである。
ポリカーボネート樹脂：
住友ダウ社製カリバー２００−３０
（粘度平均分子量：１７２００、以下ＰＣと略記）
ポリカプロラクトン：
ソルベイ社製ＣＡＰＡ６４００
（粘度平均分子量：３７０００、以下ＰＣＬ−１と略記）
ソルベイ社製ＣＡＰＡ６８００
（粘度平均分子量：８００００、以下ＰＣＬ−２と略記）
ダウ・ケミカル社製トーンポリマーＰ−７８７
（粘度平均分子量：８００００、以下ＰＣＬ−３と略記）
着色剤：
ミレニアム・インオーガニック・ケミカルズ社製ＲＣＬ−４
（二酸化チタン、以下着色剤と略記）

また、得られた熱可塑性樹脂ペレットの分析・評価方法は以下のとおりである。
（切削紛発生性の評価）
ペレタイザーによるストランドの切断開始後１５分経過した時点でのペレタイザーのロールカッターおよびペレット排出口の状況を目視により観察し、下記基準に基づき評価し、○および△を良好とした。
○：ロールカッターおよびペレット排出口に切削粉の付着が見られない。
△：ロールカッターおよびペレット排出口に切削粉の付着がわずかに見られる。
×：ロールカッターおよびペレット排出口に切削粉の付着が著しく見られる。

（成形品における外観不良の評価）
得られたペレット約２ｋｇを、射出成形機ホッパードライヤー内に供し、該ペレットが無くなるまで射出成形機シリンダー内の洗浄を行った。次いで、空になったホッパードライヤーへＰＣを投入し、該ＰＣにて、シリンダー内のパージを５回行った後、連続成形を行い、５ショット目以降の成形品の色むらや異物の確認を目視により行った。

（実施例１）
表１に示す配合比率により、ＰＣ（９９％）、ＰＣＬ−１（１％）および着色剤（０．２部）をカワタ製スーパーフローターにより乾式混合した。次いで、田辺プラスチック社製単軸押出機ＶＳ−４０−３２（軸直径＝４０ｍｍφ、Ｌ／Ｄ＝３２、図１のＡ）により、２５０℃の温度下、溶融混練し、押出機先端ダイス部より押し出されたストランドを直ちに冷却水槽へ導き、日本プラコン社製ＳＳ型ペレタイザーを用いて、１６ｍ／分の引き取り速度により、ストランドを切断し、ペレット化した。このときの冷却水槽の第１槽目（図１のＢ）と第２槽目（図１のＣ）の水温はそれぞれ５５℃、４５℃であった。また、ストランドの第１水槽および第２水槽中における冷却時間は、それぞれ、０．７５秒と１．１秒であった。

ストランド切断を開始してから１５分後、ペレット加工を中止し、ペレタイザーのロールカッター部（図１のＤ）およびペレット排出口（図１のＥ）に付着した切削粉の状態を目視により観察したところ、わずかに切削粉の付着は見られるのみであり、付着状態は少なく良好であった（図４および図５）。

次に、得られたペレット約２ｋｇを、日本製鋼所製射出成形機Ｊ１００−ＥＩＩＰのホッパードライヤーへ投入し、溶融温度２８０℃により、該ペレットがなくなるまでシリンダー内をパージした。次いで、ＰＣをホッパードライヤー内へ投入し、計量とパージの操作を５回繰り返した後、該ＰＣによる連続成形を行い、幅５０ｍｍ、長さ９０ｍｍ、厚み２ｍｍの成形品を採取し、５ショット目以降の成形品中の色むらや異物の状況を目視により確認したところ、外観不良は全く見られず、良好であった。

（実施例２）
ＰＣとＰＣＬ−１の配合比率をそれぞれ９７％と３％にした以外は、実施例１と同様の溶融混練条件、引き取り速度によりペレット化した。このときの第１水槽の水温は５２℃、第２槽目の水温は、４４℃であった。ロールカッター部およびペレット排出口における切削粉の付着はなく、良好であり、また、射出成形による外観不良も見られず良好であった。

（実施例３）
ＰＣＬの種類と配合比率をそれぞれ、ＰＣＬ−２および３％とした以外は、実施例１と同様の溶融混練条件、引き取り速度によりペレット化した。このときの第１水槽の水温は５５℃、第２槽目の水温は、４５℃であった。ロールカッター部およびペレット排出口における切削粉の付着はなく、良好であり（図６および図７）、また、射出成形による外観不良も見られず良好であった。

（実施例４）
ＰＣＬの種類と配合比率をそれぞれ、ＰＣＬ−３および３％とした以外は、実施例１と同様の溶融混練条件、引き取り速度によりペレット化した。このときの第１水槽の水温は５３℃、第２槽目の水温は、４３℃であった。ロールカッター部およびペレット排出口における切削粉の付着はなく、良好であり、また、射出成形による外観不良も見られず良好であった。

（実施例５）
ＰＣとＰＣＬ−３のスーパーフローターによる乾式混合せず、各々をＰＣとＰＣＬ−３がそれぞれ９０％と１０％となるように、２つのフィーダーから押出機へ直接投入した以外は、実施例１と同様の溶融混練条件、引き取り速度によりペレット化した。このときの第１水槽の水温は５１℃、第２槽目の水温は、４２℃であった。ロールカッター部およびペレット排出口における切削粉の付着はなく、良好であり、また、射出成形による外観不良も見られず良好であった。

（比較例１）
ＰＣを１００％とした以外は、実施例１と同様の溶融混練条件、引き取り速度によりペレット化した。このときの第１水槽の水温は５１℃、第２槽目の水温は、４３℃であった。ロールカッター部およびペレット排出口における切削粉の付着状態を確認したところ、多量の切削粉が付着していて（図２および図３）、切削粉を取り除くのに多大の時間を要した。また、射出成形による外観不良を確認したところ、白い筋状の紋様や、異物が成形品に見られ、良好な製品は得られなかった。

図１は、本発明の溶融混錬・冷却・ペレット化の工程を示す概略図である。図２は、比較例１におけるペレタイザーのロールカッター部の写真である。図３は、比較例１におけるペレタイザーのペレット排出口の写真である。図４は、実施例１におけるペレタイザーのロールカッター部の写真である。図５は、実施例１におけるペレタイザーのペレット排出口の写真である。図６は、実施例３におけるペレタイザーのロールカッター部の写真である。図７は、実施例３におけるペレタイザーのロールカッター部の写真である。

符号の説明

Ａ：押出機
Ｂ：第１槽目水槽
Ｃ：第２槽目水槽
Ｄ：ペレタイザー本体
Ｅ：ロールカッター
Ｆ：ペレット排出口
Ｇ：ストランド

Claims

熱可塑性樹脂を溶融混錬し得られたストランドを冷却後、切断してペレット化する方法において、あらかじめ熱可塑性樹脂にポリカプロラクトンを配合して溶融混錬することを特徴とするペレット化における切削粉の発生を防止する方法。
熱可塑性樹脂を溶融混錬し得られたストランドを冷却後、切断してペレット化する方法において、溶融状態の熱可塑性樹脂にポリカプロラクトンを配合し溶融混錬することを特徴とするペレット化における切削粉の発生を防止する方法。
熱可塑性樹脂が、透明性樹脂であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のペレット化における切削粉の発生を防止する方法。
熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート・スチレン共重合体、ポリアリレート、スチレン系共重合樹脂またはシクロオレフィンポリマーであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のペレット化における切削粉の発生を防止する方法。
ポリカプロラクトンの配合量が、０．１〜１５重量％（配合前の熱可塑性樹脂を基準として）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のペレット化における切削粉の発生を防止する方法。
ポリカプロラクトンの粘度平均分子量が、４００００〜９００００であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のペレット化における切削粉の発生を防止する方法。