(57)【要約】ポリマー処理装置をクリーニングするための組成物及び方法。該組成物は、少なくとも一つ又はそれ以上の熱可塑性物質又は樹脂及び有機過酸化物などの架橋剤を包含している。該組成物は、又、充填物、発泡剤及び潤滑剤を包含することが可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー処理装置用のクリーニング化合物において、少なくとも一つのポリマー物質と架橋剤とを有しているクリーニング化合物。
【請求項２】
請求項１において、該ポリマー物質が少なくとも一つの熱可塑性物質を有しているクリーニング化合物。
【請求項３】
請求項２において、該熱可塑性物質の各々が、ポリエチレン、ポリスチレン、及びスチレン系熱可塑性エラストマーからなるグループから選択されるものであるクリーニング化合物。
【請求項４】
請求項１において、該化合物が更に充填剤を有しているクリーニング化合物。
【請求項５】
請求項４において、該充填剤が研磨剤であるクリーニング化合物。
【請求項６】
請求項４において、該充填剤が、炭酸カルシウム、珪灰石、マイカ、長石、及びガラスからなるグループから選択されるものであるクリーニング化合物。
【請求項７】
請求項１において、該架橋剤が有機過酸化物であるクリーニング化合物。
【請求項８】
請求項１において、該架橋剤が、ジクミルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルペルアセテート、ｔｅｒｔ−ブチルペルベンゾアート、及びｄｉｔｅｒｔ−ブチルアゾジイソブチルニトリルからなるグループから選択されるものであるクリーニング化合物。
【請求項９】
請求項１において、更に、発泡剤を有しているクリーニング化合物。
【請求項１０】
請求項１において、更に、潤滑剤を有しているクリーニング化合物。
【請求項１１】
ポリマー処理装置用のクリーニング化合物において、ポリエチレン、ポリスチレン、スチレン系熱可塑性エラストマー、充填剤、及び架橋剤を有しているクリーニング化合物。
【請求項１２】
請求項１１において、該化合物が、
５−２５重量％の量のポリエチレン、
３０−６０重量％の量のポリスチレン、
１０−２０重量％の量のスチレン系熱可塑性物質、
２０−４０重量％の量の無機充填剤、及び
０．１−０．２重量％の量の架橋剤、
を有しているクリーニング化合物。
【請求項１３】
請求項１１において、該化合物が、
１０−１５重量％の量のポリエチレン、
４０−５０重量％の量のポリスチレン、
１０−１５重量％の量のスチレン系熱可塑性物質、
２５−３０重量％の量の無機充填剤、及び
０．１−０．２重量％の量の架橋剤、
を有しているクリーニング化合物。
【請求項１４】
ポリマー処理装置のクリーニング方法において、
該装置の溶融物処理部分へ、少なくとも一つの熱可塑性物質と架橋剤とを有するクリーニング化合物を導入させるステップ、
該クリーニング化合物を該溶融物処理部分及び残留溶融物と接触させるステップ、及び
該クリーニング化合物及び残留溶融物を該溶融物処理部分から除去するステップ、
を有しているクリーニング方法。
【請求項１５】
請求項１４において、更に、
該装置による処理のために該溶融物処理部分へ新たな熱可塑性物質を導入させるステップ、及び
該装置からの出力が実質的に該新たな熱可塑性物質のみとなる迄該装置を動作させるステップ、
を有しているクリーニング方法。
【請求項１６】
請求項１４において、更に、該クリーニング物質を該溶融物処理部分上の該残留溶融物と攪拌させるステップを有しているクリーニング方法。
【請求項１７】
請求項１４において、該溶融物処理部分が、該装置のバレル、該装置のスクリュー、及び該装置のノズルからなるグループから選択されるものであるクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ポリマー物質（樹脂）が射出成形装置において処理される場合に、円筒状のバレル内で回転する長尺状のスクリューによって溶融及び混合が行われる。処理過程、特にジョブの間、において、二番目のポリマー等級を稼動させる前に一つのポリマー等級から該スクリューをクリーニング、即ち「パージング」させることがしばしば必要となる。通常の処理期間中であっても、幾分かの樹脂が物質のバルクよりも一層ゆっくりとスクリュー装置を介して不可避的に移動し且つそれが分解し始めるのに十分な熱に露呈されることとなる。ポリマー物質は、炭素系であり、しばしば、酸化し且つ炭化して、スクリューの表面上の硬質な炭素が豊富な付着物となる。このことは、特に、上流側の溶融ゾーンにおいて発生し、そこでは、固体樹脂ペレット間にトラップされた空気が酸素をその加熱されたポリマーと接触させる。汚染されていない製品の製造は、この残留物質を周期的に除去することを必要とし、且つ手作業による分解は極めて労働集約的なものである。
【背景技術】
【０００２】
最も簡単であるが、しばしば最も効果の低いパージング方法は、一つの樹脂に対して別の樹脂を単純に追従させ、スクリューがクリーンとなるまでスクリューを介して物質を走行させることである。このことは単純な明から暗への色変化の場合にはいいかもしれないが、多くの場合には、前の物質の全てのトレースが除去される前に、数百のショットが必要とされる。その後の樹脂が前の樹脂よりも、粘度がより低いか又はより低い温度で処理される場合には、それはスクリュー上を自由に流動し、それと共に殆ど残留物を取ることは無い。従って、クリーンであるように見えるかもしれないが、実際には、それは残留物質のトレースを包含しており、該トレースは色の筋、気泡、又はその他の欠陥として現れることとなる。
【０００３】
より効果的な方法は、市販のパージング物質を使用することである。これらの物質は、ストレートの樹脂よりも通常一層費用がかかるものであるが、一層完全なクリーニングを与えるように調製されている。市販化合物の３つの広範なカテゴリーが存在している。一つのタイプは、物理的パージング化合物と呼ばれるもので、それはスクリューから残留物を擦り取り且つ移動させるために高い粘度及び／又は研磨充填物に依存している。幾つかの等級はキャスト製アクリルなどの樹脂を使用し、それは軟化するが完全に溶融することはない。二三の等級においては、スクリュー及びバレルに対して内部溶融圧力を増加させるために発泡剤が使用される。物理的パージング剤は、通常、その高い粘度のためにスクリューから追い出すことが困難であり、且つスクリューの死角内に捉えられた化合物はその後の製品を汚染させる場合がある。
【０００４】
パージング化合物の二番目の一般的なタイプは、化学的パージング化合物と呼ばれるものである。多くの化学的化合物は水性液体であり、それは使用する前に樹脂と混合させねばならない。それは、しばしば、スクリューから残留物を軟化させ且つ緩ませるために溶媒又は洗剤を包含している。二三の化学的パージング化合物は、ポリマー残留物をより低い分子量の物質へ化学的に分解させるためにアルカリ塩を使用する。これらの化合物は、通常、該化学物質が該残留物内に浸透させるために或る浸漬時間を必要とする。生産が再開された後にこのタイプの化学的パージング剤がスクリュー内に残留することが無いことを確保することが非常に重要である。何故ならば、それらは次の樹脂の完全性を妥協させる場合があるからである。水性化合物は、又、危険な蒸気の蓄積を発生させる場合があり、且つバレル及びスクリューのスチールを腐食させる場合がある。
【０００５】
パージング化合物の三番目のタイプは、ポリマー残留物との化学的親和性に依存するものである。このタイプは、物理的パージング化合物の属性を包含している場合があるが、クリーニングの主要なメカニズムはパージング化合物との残留物の接着及び混合であり、該パージング化合物は金属に対しての接着性は低いように調製されている。親和性はブレンド用樹脂即ち相容化剤の使用を介して達成することが可能であり、それは、典型的には、架橋されたポリマー鎖セグメントからなるグラフト又はブロックのコポリマーである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、高度の機械的攪拌を伴う射出成形装置に主に使用するための、化学的親和性タイプの改良型パージング剤に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本パージング剤は、通常の熱可塑性プラスチックとの優れた接着性及び混和性の両方と、射出成形装置内側の高温のスチール表面に対する低い接着性を提供するものであることが判明した。このことは、該パージング剤分子を互いに且つスクリュー内にある間に残留ポリマーと化学的に架橋させるメカニズムによって達成される。
【０００８】
本発明の一つの目的は、少なくとも一つのポリマー物質と架橋剤とを具備しているポリマー処理装置用のクリーニング化合物を提供することである。該ポリマー物質は、少なくとも一つの熱可塑性物質を包含することが可能であり、且つポリエチレン、ポリスチレン、及び／又はスチレン系熱可塑性エラストマーとすることが可能である。該ポリマー物質は、少なくとも一つの有機過酸化物又は触媒を包含することが可能であり、且つジクミルペルオキシド（dicumyl peroxide）、ベンゾイルペルオキシド（benzoyl peroxide）、クメンヒドロペルオキシド（cumene hydroperoxide）、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド（tertiary butyl hydroperoxide）、ｔｅｒｔ−ブチルペルアセテート（tertiary buryl peracetate）、ｔｅｒｔ−ブチルペルベンゾアート（tertiary butyl perbenzoate）、及び／又はｄｉｔｅｒｔ−ブチルアゾジイソブチルニトリル（ditertiary butyl azodiisobutylnitrile）とすることが可能である。該化合物は、又、一つ又はそれ以上の充填剤を包含することが可能であり、それは、研磨剤とすることが可能であり、且つ炭酸カルシウム（calcium carbonate）、圭灰石（wollastonite）、マイカ（mica）、長石（feldspar）、及び／又はガラスとすることが可能である。該化合物は、又、発泡剤及び／又は潤滑剤を包含することが可能である。
【０００９】
本発明の別の目的は、ポリエチレン、ポリスチレン、スチレン系熱可塑性エラストマー、充填剤、及びクロスリンク用架橋剤を含む、ポリマー処理装置用のクリーニング化合物を提供することである。重量による量において、該ポリエチレンは５−２０％とすることが可能であり、該ポリスチレンは３０−６０％とすることが可能であり、該スチレン系熱可塑性物質は１０−２０％とすることが可能であり、該無機充填剤は２０−４０％とすることが可能であり、且つ該架橋剤は０．０５−０．２５％とすることが可能である。又、重量による量において、該ポリエチレンは１０−１５％とすることが可能であり、該ポリスチレンは４０−５０％とすることが可能であり、該スチレン系熱可塑性物質は１０−１５％とすることが可能であり、該無機充填剤は２５−３０％とすることが可能であり、且つ該架橋剤は０．１−０．２％とすることが可能である。
【００１０】
本発明の更なる目的は、（ａ）少なくとも一つの熱可塑性物質と架橋剤とを具備するクリーニング化合物をポリマー処理装置の溶融物処理部分へ導入させ、（ｂ）該クリーニング化合物を該溶融物処理部分及び残留溶融物と接触させ、且つ（ｃ）該クリーニング化合物及び残留溶融物を該溶融物処理部分から除去する、という夫々のステップを具備しているポリマー処理装置をクリーニングする手順を提供することである。本手順は、又、以下の夫々のステップ、即ち、該装置による処理のために該溶融物処理部分へ新たな熱可塑性物質を導入させること、該装置からの出力が実質的に該新たな熱可塑性物質のみとなる迄該装置を動作させること、及び／又は該クリーニング物質を該溶融物処理部分上の該残留溶融物と攪拌させること、の内の一つ又はそれ以上を包含することが可能である。又、該溶融物処理部分は、該装置のバレル、該装置のスクリュー、及び／又は該装置のノズルとすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本パージング剤における一つの成分は、米国試験材料協会（ＡＳＴＭ）基準Ｄ−１２３８によって定義されるような０．５−５．０のメルトインデックスを具備する高分子量高密度ポリエチレンである。この成分は、他の成分に対しての流体担体及び分子バックボーンとして作用する。ポリエチレンは、全組成の内で５重量％−２５重量％とすることが可能であり、その好適な範囲は１０重量％−１５重量％である。
【００１２】
本発明における二番目の成分は、２．０−５．０のメルトインデックスを具備する熱安定化させたポリスチレンである。ポリスチレン樹脂及びそのコポリマーは、４００oＦ（２０４oＣ）を超える温度に長期間露呈されると焦げ目が付き且つ炭化することが知られており、且つ通常の処理温度はしばしばこれを超えるものであるから、熱安定化させたポリスチレンは、汎用ポリスチレン又はスチレン−アクリロニトリルコポリマー等の代替物と比較して好適なものである。ポリスチレンは芳香族ポリマーであるから、脂肪族ポリエチレンが有していない或る範囲のポリマーに対しての親和性を具備している。ポリスチレンは全組成の内の３０重量％−６０重量％とすることが可能であり、その好適な範囲は４０重量％−５０重量％である。
【００１３】
本発明における三番目の成分は、スチレン系熱可塑性エラストマーであり、それはポリエチレン相とポリスチレン相との間の相容化剤として作用する。この成分は、スチレン−ブタジエン−スチレンのブロックコポリマーとすることが可能であり、又は、好適には、より高い熱安定性を具備しておりＫＲＡＴＯＮ（商標）Ｇという商標名でテキサス、ヒューストンのＫｒａｔｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ＵＳ，ＬＬＣによって市販されているようなスチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンとすることが可能である。熱可塑性エラストマーは全組成の１０重量％−２０重量％とすることが可能であり、その好適な範囲は１０重量％−１５重量％である。
【００１４】
本発明における四番目の成分は、架橋剤、即ち触媒である。好適な架橋剤は、ニュージャージー、ギブスタウンのＧｅｏ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  ＣｈｅｍｉｃａｌｓによってＤＩ−ＣＵＰ（商標）という商標で販売されているジクミルペルオキシドなどの有機過酸化物である。しかしながら、有用な触媒のその他の例としては、これらに限定されるものではないが、ベンゾイルペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルペルアセテート、ｔｅｒｔ−ブチルペルベンゾアート、ｄｉｔｅｒｔ−ブチルアゾジイソブチルニトリル、及びそれらの混合物を包含している。該有機過酸化物は、熱の存在下において分解し且つアルコキシラジカルを解放し、該アルコキシラジカルは、ポリマー分子、特にＣＨ２単位を包含する脂肪族鎖から水素を抽出し、ポリマーラジカルを形成する。二つのポリマーラジカルの再結合がポリマー鎖間に強力な炭素−炭素結合を形成する。本発明の好適実施例においては、架橋剤は全組成の０．１重量％−０．２重量％である。
【００１５】
以下の表は重量％での本発明の種々の実施例を要約したものである。
【００１６】
成分                    広い範囲              好適な範囲
ポリエチレン                  ５−２５            １０−１５
ポリスチレン                ３０−６０            ５０−５０
スチレン系エラストマー      １０−２０            １０−１５
無機充填剤                  ２０−４０            ２５−３０
有機過酸化物              ０．０５−０．２５    ０．１−０．２
パージング剤と残留ポリマーとの間の化学的クロスリンク（架橋）は、金属装置部品への再接着を防止し且つパージング剤が最終的に装置バレルから追い出される場合に該残留物の捕捉を確保するために有用である。
【００１７】
クリーニングされる残留ポリマー内に存在する脂肪族分子との架橋を形成する他に、パージング剤内のポリエチレン分子間の化学的架橋は粘度を増加させ且つ該化合物が加熱されているバレル内にある間に熱的劣化に起因する分子量の損失を是正させるべく作用する。
【００１８】
幾つかの場合におけるクリーニングの効果性は、例えば、熱の付与で二酸化炭素を形成すべく作用する重炭酸ナトリウムとクエン酸とを含有する混合物等の化学的発泡剤の付加によって改良させることが可能であることが判明している。バレル内において圧力下にある二酸化炭素は液体として留まり且つポリマー残留物に関して溶媒として作用する。圧力が解放されると、二酸化炭素は蒸発し且つクリーニング化合物に圧力を付与し、そのことはポリマー残留物及び金属壁との接触を改善させる。
【００１９】
高分子量シリコーン又はフルオロポリマー濃縮物などの僅かな割合の潤滑剤が、クリーニング組成物とスクリュー及びバレルの金属壁との間の潤滑性を改善することにより、クリーニング効果性を助力することが可能であることが判明している。このことは、クリーニング化合物及びそれに結合されている残留物の混合物を押し出すことに助力するのに特に有用である。潤滑剤は、又、クリーニング化合物と金属との間の滑りを増加させるのに有用であり、そのことは無機研磨剤の擦り取り能力を増加させる。
【００２０】
本発明における該化合物は、高度の機械的攪拌に露呈させた場合に最善に作用することが分かっている。分子間の化学的結合は物理的近接性を必要とするが、それは、通常、ポリマー溶融物の高い粘度のために存在するものではない。オハイオ、ヤングスタウンのＳｐｉｒｅｘコーポレーションによって製造されているような双方向逆止弁が備えられている成形装置は、本化合物でもってより良い効果的なものであることが示されている。
【００２１】
例
比較例  −  オハイオ、バタビアのＣｉｎｃｉｎｎａｔｉ  Ｍｉｌａｃｒｏｎによって製造されている４２ｍｍバレルを具備する６５トン射出成形機を、メルトインデックスが５であるブラック（黒）のアクリロニトリル−ブダジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂を処理した。樹脂供給源を取り除き且つ全ての可能性のある残存する樹脂をバレルから押し出した後に、１６オンスのニュージャージー、パルシパニイのＡｓａｃｌｅａｎ  Ｓｕｎ  Ｐｌａｓｔｅｃｈによって製造されＡＳＡＣＬＥＡＮ（登録商標）Ａｄｖａｎｔａｇｅ（商標）等級という商標で販売されている参照市販パージング化合物を該バレルを介して通過させ且つ押し出させた。フィードスクリューを取り外し且つ検査した。該スクリューの遷移溶融ゾーンにおけるスクリューフライトの後端に沿ってかなりの量のＡＢＳが観察された。
【００２２】
例１  −  上述した射出成形機を再度ブラックＡＢＳ樹脂で充填し且つ１時間の間稼動させた。樹脂供給源を除去し且つ全ての可能性のある残存する樹脂をバレルから追い出した後に、１６オンスの本発明において説明した化合物をバレルを介して通過させ且つ追い出させた。フィードスクリューを取り外し且つ検査した。スクリューフライトにおいて事実上何等のＡＢＳ樹脂は観察されなかった。
【００２３】
例２  −  日本の東芝機械株式会社によって製造された４０ｍｍバレルを具備している１８０トン射出成形機を、メルトインデックスが２５であるレッド（赤）のポリプロピレンで処理した。１０オンスの本発明において説明した化合物でパージングした後に、ホワイト（白）のポリプロピレンを導入させた。９ショットの後に、白色部分において何等の残存する赤色を見ることはできなかった。
【００２４】
例３−  Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ  Ｍｉｌａｃｒｏｎによって製造された５５ｍｍバレルを具備する１６０トン射出成形機を１２時間の間メルトインデックスが５であるレッド（赤）のＡＢＳで処理した。１６オンスの本発明において説明した化合物でパージングした後に、メルトインデックスが２５であるタン（黄褐色）のエチレン−ビニル−アセテート（ＥＶＡ）を導入させた。１６ショットの後に、黄褐色部分において何等の残存する赤色を見ることはできなかった。
【００２５】
本発明を、それに制限されるものではない例示的実施例によって説明した。変形例及び修正例は、特許請求の範囲に記載されているような本発明の範囲及びその均等物から逸脱すること無しに、当業者に生じるものである。
【国際調査報告】
2009533525.tif 000002