JP6833055B2 - 射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物 - Google Patents
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Description
熱可塑性樹脂、及びTGAの分解開始温度が200℃以上かつ融点が100℃未満の界面活性剤を含有し、
ISO R1133に準拠して温度230℃、荷重2.16kgfの条件で測定したメルトフローレートが、1〜30g/10分である、射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。
前記界面活性剤がスルホン酸塩である、[1]に記載の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。
前記界面活性剤が、アルファスルホ脂肪酸メチルエステル塩である、[1]又は[2]に記載の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。
前記界面活性剤の含有量が、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して、1〜20質量部である、[1]〜[3]のいずれかに記載の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。
さらにリン酸塩及び/又は縮合リン酸塩を含有する、[1]〜[4]のいずれかに記載の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。
前記リン酸塩がリン酸水素二ナトリウムであり、前記縮合リン酸塩がメタリン酸ナトリウム及びピロリン酸ナトリウムからなる群から選択される少なくとも一種である、[5]に記載の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。
前記リン酸塩又は前記縮合リン酸塩の含有量が、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して、0.05〜2質量部である、[5]又は[6]に記載の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。
前記熱可塑性樹脂がオレフィン系樹脂を含む、[1]〜[7]のいずれかに記載の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。
熱可塑性樹脂、及びTGAの分解開始温度が200℃以上かつ融点が100℃未満の界面活性剤を含有し、ISO R1133に準拠して温度230℃、荷重2.16kgfの条件で測定したメルトフローレートが、1〜30g/10分である射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物を溶融させながら、ホットランナー金型を洗浄することを特徴とする、射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物の使用方法。
本実施形態の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物は、熱可塑性樹脂、及びTGAの分解開始温度が200℃以上かつ融点が100℃未満の界面活性剤を含有する。
また、本実施形態の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物は、熱可塑性樹脂、スルホン酸塩、並びにリン酸塩及び/又は縮合リン酸塩、を少なくとも含有することが好ましい。本実施形態の洗浄剤樹脂組成物は、更に、無機充填剤、添加剤等を含んでいてもよい。
なお、本明細書において、射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物を、単に「洗浄剤樹脂組成物」と称する場合がある。
熱可塑性樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)等のポリエチレン、ポリプロピレン(PP)、プロピレン−エチレン共重合体等のオレフィン系樹脂;ポリスチレン(PS)、ハイインパクトポリスチレン(HIPS)、アクリロニトリル−スチレン樹脂(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS樹脂)、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン樹脂(MBS樹脂)、ブチルアクリレート−アクリロニトリル−スチレン樹脂(AAS樹脂)等のスチレン系樹脂;ポリアミド樹脂;ポリカーボネート;ポリメチルメタクリレート等の(メタ)アクリル系樹脂;ポリエステル;ポリアリレート;ポリテトラフルオロエチレン(旭硝子(株)製フルオンPTFEファインパウダーCD097E等)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、アクリル樹脂を混合したポリテトラフルオロエチレン及びその共重合体等のフッ素系樹脂;等が挙げられる。これらの中でも、洗浄性及び置換性が一層向上する観点から、オレフィン系樹脂を含むことが好ましく、ポリエチレン及び/又はポリプロピレンを含むことがより好ましく、ポリエチレンを含むことが特に好ましい。
ここで、上記オレフィン系樹脂、上記スチレン系樹脂とは、樹脂の全質量に対して、オレフィン又はスチレン系単量体に由来する構成単位の含有量が50質量%以上である樹脂をいう。
なお、熱可塑性樹脂は、1種を単独で、或いは、2種以上を組み合わせて用いることができる。ここで、熱可塑性樹脂2種以上を組み合わせて用いる場合、構造が異なる2種以上の熱可塑性樹脂を組み合わせて使用することができ、また、分子量が異なる2種以上の熱可塑性樹脂を組み合わせて使用することもできる。
熱可塑性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、フッ素系樹脂(C)は、1種を単独で、或いは、2種以上を組み合わせて用いることができる。
熱可塑性樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)との混合割合としては、洗浄性及び置換性が一層向上する観点から、熱可塑性樹脂(A)100質量部に対する熱可塑性樹脂(B)の質量割合が、0.5〜30質量部であることが好ましく、洗浄後に成形機内等の残留が一層少なくなる観点から、より好ましくは1〜10質量部である。
フッ素系樹脂(C)の含有量としては、洗浄性及び置換性のバランスの観点から、熱可塑性樹脂(A)及び熱可塑性樹脂(B)の合計質量(100質量部)に対して、0.5〜20質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量部である。
ここで、熱可塑性樹脂のメルトフローレートは、本実施形態の洗浄剤樹脂組成物に含まれる全ての熱可塑性樹脂の算術平均(相加平均)を意味する。したがって、1種の熱可塑性樹脂を用いる場合は、上記メルトフローレート範囲内のものを用いることが好ましく、複数種の熱可塑性樹脂を用いる場合は、上記メルトフローレート範囲内のものや上記メルトフローレート範囲外のものを混合して上記範囲内に調整することが好ましい。中でも、流動性と洗浄性に一層優れる観点から、複数種の熱可塑性樹脂を用いる場合、全種の熱可塑性樹脂のメルトフローレートが上記範囲内であることが好ましい。
なお、熱可塑性樹脂のメルトフローレートは、ISO−R1133に準拠して、温度220℃、荷重10kgfの条件により測定することができる。
上記界面活性剤は、成形機の洗浄時に分解しないことかつ熱可塑性樹脂の溶融温度では溶けていることが有効な点から、熱重量測定(TGA)の分解開始温度が200℃以上、かつ融点が100℃未満であることが必要である。
TGAは、ネッチェ社製 TGA−DTA2500を用いて、20ml/分のガス流を用い、空気下で室温から10℃/分で550℃まで昇温させる測定をいう。解析ソフト(商品名「Proteus Analysis Ver.6.1.0」、ネッチェ社製)を用いて自動的に表示された開始点を分解開始温度と定義した。分解開始温度が自動的に表示されなかったものは、発熱吸収の頂点の温度を手動で選択し分解開始温度と定義した。
分解開始温度は、洗浄したい樹脂を成形した際の温度以上であることが好ましく、200〜450℃が好ましく、より好ましくは220〜450℃、さらに好ましくは250〜450℃である。
融点は、ネッチェ社製 DSC3500を用いて、窒素下で室温から20℃/分で250℃まで昇温させて測定することができる。
1回目の昇温で得られたピーク頂点の温度を融点とした。融点は、熱可塑性樹脂の融解温度以下であることが好ましく、20℃以上100℃未満が好ましい。
上記分解開始温度と融点の条件を満たすものとしては、スルホン酸塩が好ましく、アルファスルホ脂肪酸メチルエステル塩がより好ましい。
上記スルホン酸塩としては、例えば、α−スルホ脂肪酸メチルエステル塩等のα−スルホ脂肪酸アルキルエステル塩、α−オレフィンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、等が挙げられ、塩としてはカリウム塩、ナトリウム塩等が挙げられる。
中でも、α−スルホ脂肪酸アルキルエステル塩、α−オレフィンスルホン酸塩が好ましい。α−スルホ脂肪酸アルキルエステル塩における脂肪酸は、炭素数10〜20の脂肪酸であってもよく、また、アルキルは、炭素数1〜20のアルキル基であってもよく、塩は、ナトリウム塩であることが好ましい。α−スルホ脂肪酸アルキルエステル塩としては、α−脂肪酸メチルエステル塩が好ましく、より好ましくは2−スルホヘキサデカン酸−1−メチルエステルナトリウム塩、オクタデカン酸2−スルホ−1−メチルエステルナトリウム塩である。
上記α−オレフィンスルホン酸塩におけるオレフィンの炭素数としては、1〜30であってもよく、10〜20であってもよく、15〜19であってもよい。また、塩は、ナトリウム塩であることが好ましい。上記α−オレフィンスルホン酸塩としては、α−オレフィンスルホン酸ナトリウムが好ましい。
特に、本実施形態の洗浄剤樹脂組成物では、特に優れた洗浄性と置換性とが得られる観点から、ポリエチレンを含む熱可塑性樹脂と、α−スルホ脂肪酸アルキルエステル塩とを組み合わせて用いることが好ましい。
上記スルホン酸塩は、1種を単独で、或いは、2種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の洗浄用樹脂組成物には、さらにリン酸塩及び/又は縮合リン酸塩を含有することが好ましい。
上記リン酸塩としては、リン酸ナトリウムであってよく、リン酸水素二ナトリウムが好ましい。
上記縮合リン酸塩としては、縮合リン酸ナトリウムであってよく、ピロリン酸二水素二ナトリウム、ピロリン酸二水素ナトリウム等のピロリン酸ナトリウム;トリポリリン酸ナトリウム;テトラポリリン酸ナトリウム;ペンタポリリン酸ナトリウム;メタリン酸ナトリウム;等が挙げられ、メタリン酸ナトリウム、及びピロリン酸ナトリウムからなる群から選択される少なくとも一種が好ましく、メタリン酸ナトリウム、又はピロリン酸ナトリウムがより好ましい。中でも、一層優れた熱安定性が得られる観点から、ピロリン酸ナトリウムが好ましく、より好ましくはピロリン酸水素二ナトリウムである。
本実施形態の洗浄剤樹脂組成物は、縮合リン酸塩(特にピロリン酸ナトリウム)を含む場合、洗浄性及び置換性に一層優れる上、洗浄後に汚染物がスクリューに付着しにくくなる観点から、スルホン酸塩(特に、α−スルホ脂肪酸アルキルエステル塩)を同時に用いることが好ましい。
上記縮合リン酸塩は、1種を単独で、或いは、2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、上記リン酸塩又は上記縮合リン酸塩の各含有量は、洗浄性及び置換性に一層優れる観点から、上記熱可塑性樹脂100質量部に対して、0.05〜2質量部であることが好ましく、より好ましくは0.07〜1.0質量部、更に好ましくは0.1〜0.5質量部である。
また、上記リン酸塩又は上記縮合リン酸塩の各含有量は、洗浄性及び置換性に一層優れる観点から、洗浄剤樹脂組成物100質量部に対して、0.01〜2質量部であることが好ましく、より好ましくは0.05〜1.0質量部、更に好ましくは0.07〜0.5質量部である。
上記無機充填剤としては、天然物および人工合成物のいずれも使用することができる。上記無機充填剤としては、例えば、タルク、マイカ、ワラストナイト、ゾノトライト、カオリンクレー、モンモリロナイト、ベントナイト、セピオライト、イモゴライト、セリサイト、ローソナイト、スメクタイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ゼオライト、ケイソウ土、ガラス粉末、ガラス球、シラスバルーンが挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、これらの無機充填剤は、1種を単独で、或いは、2種以上を組み合わせて用いることができる。これら無機充填剤の形状は特に限定されず、任意の形状(板状、針状、粒状、繊維状等)でよい。また、これら無機充填剤は、焼成したものや、シランカップリング剤やチタネートカップリング剤等で表面疎水性処理を行ったものでもよい。
上記添加剤としては、例えば、難燃剤、滴下防止剤、染顔料、熱安定剤、紫外線吸収剤、蛍光増白剤、滑剤、加工助剤、分散剤、離型剤、増粘剤、酸化防止剤、帯電防止剤、発泡剤等が挙げられる。
本実施形態の洗浄剤樹脂組成物の製造方法は、特に限定されない。好ましい製造方法としては、上記熱可塑性樹脂、上記界面活性剤、必要に応じて配合される上記リン酸塩、縮合リン酸塩、無機化合物、添加剤を、ニーダー、押出機又はバンバリーミキサー等の溶融混練装置を用いて溶融混練し、得られた溶融混練物をストランド状に押し出した後、ペレット状に成形する工程を有する製造方法、上記熱可塑性樹脂、上記スルホン酸塩、上記リン酸塩及び/又は上記縮合リン酸塩、必要に応じて配合される無機化合物、添加剤を、ニーダー、押出機又はバンバリーミキサー等の溶融混練装置を用いて溶融混練し、得られた溶融混練物をストランド状に押し出した後、ペレット状に成形する工程を有する製造方法が挙げられる。
上記溶融混練装置としては、熱可塑性樹脂等の原料を十分に混錬することができる観点から、押出機が好ましく、より好ましくは二軸押出機である。
各構成成分の配合及び溶融混練の際に、一般に使用されている装置、例えば、タンブラー、リボンブレンダー、スーパーミキサー等の予備混合装置、重量式供給機、単軸押出機や二軸押出機、コニーダー等の溶融混練装置を使用することができる。また、溶融混練する際は、常圧で開放口(ベント)から脱揮分を除去する開放脱揮を、必要に応じて減圧して開放口(ベント)から脱揮分を除去する減圧脱揮を行うことが望ましい。
本実施形態の洗浄剤樹脂組成物のISO R1133に準拠して測定したメルトフローレート(温度230℃、荷重2.16kgf)は、流動性、洗浄性、置換性に一層優れる観点から、1〜30g/10分であることが好ましく、より好ましくは3〜25g/10分、更に好ましくは5〜20g/10分である。
なお、上記メルトフローレートは、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。洗浄剤樹脂組成物のメルトフローレートは、組成物に含まれる原料の種類や割合等により調整することができる。
本実施形態の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物の使用方法としては、熱可塑性樹脂、及びTGAの分解開始温度が200℃以上かつ融点が100℃未満の界面活性剤を含有する射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物を溶融させながら、ホットランナー金型を洗浄する方法が挙げられる。洗浄の方法としては、射出動作もしくは成形を行うことによって行うことが出来る。上記洗浄方法において、上記洗浄剤樹脂組成物の洗浄温度は、150〜300℃の範囲内とすることが好ましい。
ホットランナー金型は洗浄が困難であり、ホットランナー部の洗浄、洗浄剤の置換を一層向上させることが求められている。本実施形態の洗浄剤樹脂組成物は、洗浄性及び置換性に優れる上、高温でも安定で加熱させたホットランナー部でも洗浄剤が劣化しにくく、且つ洗浄剤の汚染物が残りにくいため、ホットランナー金型の洗浄剤に適している。本実施形態の洗浄剤樹脂組成物は、流路が長いホットランナー金型等(例えば、分岐数が2個以上等のホットランナー金型など)の洗浄剤として有用である。
熱可塑性樹脂(A)としてポリプロピレン(商品名:サンアロマー PB270A、サンアロマー(株)社製)90質量部、熱可塑性樹脂(B)としてスチレン−アクリロニトリル系樹脂(商品名:スタイラック AS783、旭化成(株)社製)2質量部、フッ素系樹脂(C)としてフッ素化重合体(商品名:メタブレン A3000、三菱ケミカル(株)社製)1質量部、界面活性剤としてアルファスルホ脂肪酸メチルエステルナトリウム(商品名:ミズラン P−80F、ライオンスペシャリティケミカルズ(株)社製、TGAの分解開始温度296.4℃、融点59.4℃)8質量部、リン酸塩としてリン酸水素二ナトリウム(商品名:リン酸水素二ナトリウム、燐化学工業(株)社製)0.2質量部を、二軸押出機(PCM30、池貝(株)製)を用いて240℃の条件で混練し、ペレット状の洗浄剤樹脂組成物を得た。なお、得られた洗浄剤樹脂組成物は、淡黄色であった。
熱可塑性樹脂(A)として直鎖状低密度ポリエチレン(商品名:ユメリット 4040F、宇部丸善ポリエチレン(株)社製)95質量部、熱可塑性樹脂(B)としてスチレン−アクリロニトリル系樹脂(商品名:スタイラックAS 783、旭化成(株)社製)2質量部、フッ素系樹脂(C)としてフッ素化重合体(商品名:メタブレン A3000、三菱ケミカル(株)社製)1質量部、界面活性剤としてアルファスルホ脂肪酸メチルエステルナトリウム(商品名:ミズラン P−80F、ライオンスペシャリティケミカルズ(株)社製)3質量部、リン酸塩としてリン酸水素二ナトリウム(商品名:リン酸水素二ナトリウム、燐化学工業(株)社製)0.5質量部を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてペレット状の洗浄剤樹脂組成物を得た。なお、得られた洗浄剤樹脂組成物は、淡黄色であった。
表1に記載の原料を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてペレット状の洗浄剤樹脂組成物を得た。α−オレフィンスルホン酸ナトリウム(商品名:Kリポラン PJ−400CJ、ライオンスペシャリティケミカルズ(株)社製、TGAの分解開始温度210.5℃、融点96.8℃)を用いた。また、得られた洗浄剤樹脂組成物は、淡黄色であった。
表1に記載の原料を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてペレット状の洗浄剤樹脂組成物を得た。縮合リン酸塩としてピロリン酸ナトリウム(商品名:ピロリン酸ナトリウム、燐化学工業(株)社製)0.5質量部を用いた。なお、得られた洗浄剤樹脂組成物は、淡黄色であった。
表1に記載の原料を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてペレット状の洗浄剤樹脂組成物を得た。なお、ナトリウムステアレート(商品名:Na−St、日東化成工業(株)社製)を用いた。また、得られた洗浄剤樹脂組成物は、黄色であった。
界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(試薬鹿1級ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、関東化学(株)社製、TGAの分解開始温度197.9℃、融点69.4℃)を用いた。
界面活性剤としてn−ドデシル硫酸ナトリウム(試薬鹿1級n−ドデシル硫酸ナトリウム、関東化学(株)社製、TGAの分解開始温度214.1℃、融点116.2℃)を用いた。
実施例及び比較例で得られた洗浄剤樹脂組成物について、下記の測定を行った。
(洗浄性)
黒色に着色されたポリプロピレン(サンアロマー PM801を黒色に着色したもの)を、ホットランナー金型を取り付けた射出成形機(名機製作所製、型締力:100トン)に投入し、シリンダー温度220℃、金型温度40℃の射出条件で、10ショット成形を実施した。続いて、シリンダーを後退させ、黒色に着色されたポリプロピレンをシリンダーから全て排出した後に、実施例又は比較例で得られた洗浄剤樹脂組成物を射出成形機に投入し、シリンダーを洗浄した。黒色が見えなくなるまでに要した洗浄剤樹脂組成物の質量(g)を測定した。
続いて、上記ホットランナー金型にノズルタッチさせ、上記と同じ射出条件で洗浄剤樹脂組成物の射出成形を実施した。そして、成形品に黒色が見えなくなるまでに要したショット数(1ショット当たりの使用量57g/ショット)を測定した。
ホットランナー金型を取り付けた射出成形機(名機製作所製、型締力:100トン)に、実施例又は比較例で得られた洗浄剤樹脂組成物を投入し、シリンダー温度220℃、金型温度40℃の射出条件で、洗浄剤樹脂組成物を射出成形機から全て排出した後に、透明ポリプロピレン(商品名:サンアロマー PM802、サンアロマー(株)社製)を射出成形機に投入し、シリンダー内が透明ポリプロピレンに置換されるまでに要した透明ポリプロピレンの質量(g)を測定した。
続いて、上記ホットランナー金型を再度取り付け、上記と同じ射出条件で透明ポリプロピレンの射出成形を実施した。そして、成形品に残留物が見えなくなるまでに要したショット数(1ショット当たりの使用量57g/ショット)を測定した。
なお、透明ポリプロピレンへの置換は、シリンダーからの排出物等に、洗浄剤樹脂組成物等に由来する残留物が見えなくなることで確認した。
実施例又は比較例で得られた洗浄剤樹脂組成物のメルトフローレート(g/10分)を、ISO R1133に準拠し、温度230℃、荷重2.16kgfの条件で測定した。
洗浄性評価における「シリンダーの洗浄に要した洗浄組成物の量(g)」、洗浄性評価における「ホットランナー金型の洗浄に要したショット数(回)×57(成形品1ショットの重量(g))」、置換性評価における「シリンダーの置換に要した透明PPの量(g)」、及び置換性評価における「ホットランナー金型の置換に要したショット数(回)×57(成形品1ショットの重量(g))」の合計量を、樹脂等の総使用量とした。
実施例又は比較例で得られた洗浄剤樹脂組成物のペレットを、アルミ皿にのせ、熱循環式乾燥機(商品名:送風定温恒温器、ヤマト科学株式会社社製)内にて、240℃で30分間放置した後の状態を、目視で観察した。加熱放置前に比べて、茶色く変色したものを不良(×)、ほとんど変色しなかったものを良好(○)と判定した。
Claims (9)
- 熱可塑性樹脂、及びTGAの分解開始温度が200℃以上かつ融点が100℃未満の界面活性剤を含有し、
ISO R1133に準拠して温度230℃、荷重2.16kgfの条件で測定したメルトフローレートが、1〜30g/10分である、射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。 - 前記界面活性剤がスルホン酸塩である、請求項1に記載の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。
- 前記界面活性剤が、アルファスルホ脂肪酸メチルエステル塩である、請求項1又は2に記載の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。
- 前記界面活性剤の含有量が、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して、1〜20質量部である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。
- さらにリン酸塩及び/又は縮合リン酸塩を含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。
- 前記リン酸塩がリン酸水素二ナトリウムであり、前記縮合リン酸塩がメタリン酸ナトリウム及びピロリン酸ナトリウムからなる群から選択される少なくとも一種である、請求項5に記載の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。
- 前記リン酸塩又は前記縮合リン酸塩の含有量が、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して、0.05〜2質量部である、請求項5又は6に記載の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。
- 前記熱可塑性樹脂がオレフィン系樹脂を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物。
- 熱可塑性樹脂、及びTGAの分解開始温度が200℃以上かつ融点が100℃未満の界面活性剤を含有し、ISO R1133に準拠して温度230℃、荷重2.16kgfの条件で測定したメルトフローレートが、1〜30g/10分である射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物を溶融させながら、ホットランナー金型を洗浄することを特徴とする、射出成形機及び金型用洗浄剤樹脂組成物の使用方法。
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