JPH11279282A

JPH11279282A - 添加剤含有熱可塑性樹脂組成物

Info

Publication number: JPH11279282A
Application number: JP8123798A
Authority: JP
Inventors: Ken Miyake; 研三宅; Tsutomu Igase; 勉伊賀瀬
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 1999-10-12

Abstract

(57)【要約】（修正有）【解決手段】供給方式に用いるマスターバッチにおい
て、ペレットの形状を縦(ｙ）横（ｘ）高さ（ｚ）の方
向から長さを測定して、その最大値の合計、すなわちｘ
＋ｙ＋ｚの値が４．６mm以下の大きさで、かつ、最小値
が０．９mm以上の形状を持ち、かつｘｙｚのそれぞれの
値が合計値の２０％以上となり、正射影が正方形又は長
方形からなるペレット状添加剤含有樹脂組成物であり、
２種以上の異なる組成物を混合して使用する際には、正
射影の隣接する２辺の長さの比が１から１．４で、２辺
の合計値を１０点測定した時の平均をａ、標準偏差をｂ
としたときｂ／ａの値が０．１を越えない添加剤含有熱
可塑性樹脂組成物。【効果】添加剤ペレットについて比重や重量等の特別
な調整を要することなく、解膠性と定量供給性に優れ、
高希釈倍率設定が可能なマスターバッチを提供でき、ベ
ースカラー方式による被添加樹脂への添加も可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱可塑性樹脂成形品
に対し染顔料及び改質剤などの添加剤を含有した樹脂組
成物を添加して添加剤含有樹脂成形品を得る方法に関
し、さらに詳しくは、熱可塑性添加剤含有樹脂組成物と
被添加樹脂をブレンダーやミキサー等で混合操作を行わ
ず、定量供給装置を使用して、成形機のスクリュー上部
に直接供給する場合において、ペレット状の添加剤含有
樹脂組成物に関し、その解膠性と定量供給性を向上さ
せ、高希釈倍率設定を可能にしたペレット状の添加剤含
有熱可塑性樹脂組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂に染顔料、改質剤等の添加
剤を配合する方法としては、重合反応時にこれら添加剤
を添加する方法、ポリマーに添加剤を高濃度に分散また
は付着させたマスターバッチをナチュラルレジンに添加
するマスターバッチ方法、さらには添加剤そのまま或い
は添加剤と低分子量ポリエチレンのような分散剤とから
なる加工顔料を直接ポリマーに添加するドライカラーリ
ング方法等が知られている。これらのうちでもマスター
バッチ法は添加時の取り扱い易さから多方面で使用され
ている。このマスターバッチは２種類以上の染顔料や改
質剤等の添加剤を含み、均一に混練して一体化させたも
のである。

【０００３】このマスターバッチの使用方法は、被添加
樹脂ペレットで５〜５０倍に希釈され、タンブラーやミ
キサー等で混合操作を行い、これをホッパーに投入して
加熱された成形用押出機スクリューで混練し、均一化さ
れたものが成形されている。

【０００４】そのためマスターバッチの形状は被添加樹
脂ペレットと同程度の大きさにすることが重要で、形状
におおきな違いがあると混合時にペレットの分離、偏在
が発生することになる。

【０００５】そのためマスタバッチの形状は、ある範囲
で規定されることになり、マスターバッチの形状を改良
することにより、その性能向上を図ることができなかっ
た。もう一つの問題点にベースカラー方式が困難という
問題がある。ベースカラー方式とは、複数の異なる成分
のマスターバッチを溶融均一混合する前に必要な組成比
に設定して混合し、これを被添加樹脂に添加する方式で
ある。

【０００６】この方式で最終使用される前にマスターバ
ッチ同士を混合して使用することができればマスターバ
ッチの製造工程の少量多種生産を多量少種生産へ変える
ことが可能で、製造工程の大幅な合理化、生産性の向上
が計れることになる。特開昭６０−１８５２９には同様
の考えかたで、難燃化剤又は充填剤を多量に含むマスタ
ーバッチを混合して使用することが提案されている。し
かし、実際にはマスターバッチの分離が発生するため、
ベースカラーのまま最終成形工程前に添加することは困
難とされてきた。このような欠点を解決するため特開平
７−２１６０９９には、発泡剤等により比重の低減、無
機系充填剤により比重を重くすることが提案されてい
る。

【０００７】たしかにこの方法によればベースカラーマ
スターバッチごとの比重差を０．５ｇ／ｃm³ 以下にコ
ントロールすることは可能である。しかし、発泡剤、無
期充填剤の添加によるコストアップや品質の劣化が発生
し、発泡剤、無機充填剤の計算上の添加量と実際比率の
誤差が大きく、管理項目が増大して繁雑であることか
ら、実際にこのような添加剤でコントロールして使用す
るには困難な点が多いのが実情である。

【０００８】また、特開平７−１０２１５５にはマスタ
ーバッチの分離に起因する着色成形体の色ムラ防止のた
めに被着色ペレットに対してマスターバッチの重量を
０．４５〜０．９５の比に設定することが提案されてい
る。しかし、この方法では無機顔料を多量に添加する必
要のある分野では形状差が大きくなり均一な混合状態を
維持することは困難であるのが実情である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年、安価で性能の高
いペレットの定量供給機の発達により、被添加樹脂とマ
スターバッチを別の供給ラインから投入して成形用押出
機スクリュー直前に供給し、スクリュー内で均一化する
ことが可能となった。そのため、前もって被添加樹脂と
マスターバッチを混合する必要がなくなり、かつ、混合
後のマスターバッチと被添加樹脂の均一性維持のための
工夫、すなわち形状を一致させる等の必要がなくなっ
た。本発明は上記従来技術と近年の定量供給装置の発達
を鑑みなされたものである。すなわち、本発明の目的は
被添加樹脂とマスターバッチの別経路供給方式を使用す
る場合に、マスターバッチの解膠性と定量供給性を改善
し、従来以上の高希釈倍率設定を可能とし、マスターバ
ッチの重量や比重の調整をすることなくベースカラー化
が可能となる添加剤含有樹脂組成物を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため鋭意検討した結果、解膠性と定量供給性を改善
し、従来以上の高希釈倍率設定を可能にし、かつマスタ
ーバッチの重量や比重の調整をすることなくベースカラ
ー化することを、マスターバッチの形状を従来のものか
ら大幅に小さくして、その形状を規定することにより達
成できることを見出し本発明に到達した。

【００１１】すなわち、本発明の請求項１の発明によれ
ば、添加剤含有樹脂組成物と被添加樹脂をブレンダーや
ミキサーで混合操作を行わず、定量供給装置を使用して
成形機のスクリュー上部に直接供給する場合に用いる添
加剤含有熱可塑性樹脂組成物において、ペレットの形状
の縦、横、高さの最大値の合計が４．６mm以下で、かつ
最小値が０．９mm以上であるペレット状添加剤含有樹脂
組成物であり、かつ縦横高さのそれぞれの大きさが合計
値の２０％以上となり、かつその形状がある１方向から
見たとき、すなわち正射影が正方形又は長方形からなる
ことを特徴とするペレット状の組成物を提供するもので
あり、それにより解膠性と定量供給性が向上し、従来よ
り高希釈倍率設定を可能にしたペレット状の添加剤含有
熱可塑性樹脂組成物が提供される。

【００１２】また請求項２の発明はそれに加え、上記組
成物が添加剤が相違する２種以上の添加剤含有組成物の
ペレットの混合物からなり、ペレットについてある１方
向から見た形状が正方形、または、長方形のところの辺
の長さを測定し、その隣接する２辺の長さの比が１から
１．４であり、かつ隣接する２辺の長さの合計値を任意
の１０個のペレットで測定したときの平均値をａとし、
その標準偏差値をｂとしたときｂ／ａの値が０．１を越
えないペレット状の添加剤含有樹脂組成物であることに
より、重量や比重の調整をすることなしにベースカラー
方式により被添加樹脂に染顔料及び改質剤を添加するこ
とができる樹脂組成物である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明においてペレットの形状の
縦（ｙ）、横(ｘ）、高さ（ｚ）の合計が４．６mm以下
になるようにするには、従来のストランドカット方式等
による製造装置を使用して、規定の形状を得ることは困
難であり、設備の設定の変更、又は、改造を必要とす
る。具体的には押出機の吐出口の数を従来より多くする
か、ペレタイザーの時間あたりのカット回数を多くする
など少なくとも一方を変更する必要がある。又、押出機
の中で溶融された樹脂を吐出部で水冷却しながらカット
する方法については、通常オレフィン樹脂に、その製法
が用いられているが、カットと同時に変形して全体に球
形に近づこうとするため円柱形にはならず、１方向から
の形状が正方形又は長方形にすることは不可能である。
よって、ストランドを十分に冷却してカットすることが
必要となる。

【００１４】本発明組成物において用いられる添加剤と
は熱可塑性樹脂の成形品を得るのに利用可能なものであ
ればいずれも使用できる。染顔料としては特に限定され
るものではなく、有機顔料、無機顔料、及び染料の中か
ら溶融樹脂への添加時に熱分解を起こさせないものであ
れば使用可能である。また改質剤は、金属石鹸、紫外線
吸収剤、酸化防止剤、難燃剤、帯電防止剤、抗菌剤など
公知の改質剤であり、溶融樹脂への添加時に熱分解を起
こさないものであれば特に限定されない。このような添
加剤の添加剤含有樹脂組成物における濃度は０．１％か
ら９０％である。

【００１５】本発明において使用される樹脂とは、常温
において個体であり、かつ使用する被添加樹脂と同種か
又は相溶するもので、押出機の熱履歴によって熱分解や
熱劣化による明らかな変性を起こさないものであればい
ずれも使用でき、好ましくはポリエチレン系、ポリプロ
ピレン系、ポリスチレン系、ポリアミド系、ポリエステ
ル系等の各種樹脂があげられる。これら以外でも添加剤
の分散性が良好で、被添加樹脂との相溶性が良いもので
あり、常温で固体であれば特に問題はない。

【００１６】形状については通常市販されているものや
再生用のチップ、フレーク、フィルムの圧縮粒状物等の
形状であれば問題なく、縦横高さのどの１辺をとっても
２０mm以上のものは考慮していない。すなわち、形状が
球状、円柱状、立方状、フレーク状のものであれば問題
ない。

【００１７】本発明において規定された形状とは具体的
には長方体、円柱状、楕円柱状、四角錐があげられる。
特に長方体と円柱状は押出機、水槽、ペレタイザーとい
う装置の組み合わせで製造可能であり、吐出口部の穴の
数の増設、又はペレタイザーの回転刃の速度増、又は刃
の枚数の増設の少なくとも１つ以上を通常使用されてい
るものから変更することによって製造可能となる。

【００１８】熱可塑性樹脂を溶融し、吐出部から出た直
後に水中でカットして形状を扁平にした球形のものは、
平面がないためペレット同士の接触が点のみとなり、単
位体積あたりのマスターバッチ同士の接触面積が少なく
なる。その結果マスターバッチの表面摩擦による分離防
止の働きが弱くなり、偏在の原因となるため望ましくな
い。

【００１９】従来のマスターバッチは被添加樹脂の形状
に近いものであったため比重の影響を考慮する必要があ
った。本発明では被添加樹脂とは別経路でスクリュー部
に供給される定量供給装置を使用する場合を想定してお
り、本発明者らは、この場合単位体積中のマスターバッ
チ同士の接触面積が大きくなると比重による偏在、分離
を考慮せずとも均一状態の維持が可能であることを見出
し、それを形状で規定することにより提供できることを
知得し、本発明に到達したのである。

【００２０】また、具体的な形状となると円柱形の場
合、円の直径が０．３から１．５mm、柱の高さが０．３
から１．５mm程度のものが望ましい。ちなみに円の直径
が１．０mm、柱部の長さが１．０mmの時はｘ＋ｙ＋ｚの
値が３．０となる。

【００２１】従来のマスターバッチは希釈倍率を成形用
押出機スクリューの分配性能から上限を設定しており、
５〜５０倍が通常であった。しかし、この前提条件とな
るマスターバッチの形状が大幅に小さくなるとスクリュ
ーへ投入された直下の段階で従来のマスターバッチの体
積が大幅に分配されていることになる。具体的に円柱形
で見てみると、直径３．５mm、長さ３．５mmのものと直
径１．０mm、長さ１．０mmのものを比較すると、約４３
倍の体積差がある。すなわち、スクリューによって４３
分の１に分配する部分が必要なくなる。逆に同じスクリ
ューを使用した場合を考えると、より高い希釈倍率に設
定しても従来の希釈均一性を維持できることになる。

【００２２】本発明はペレット状の添加剤組成物であ
り、粉体状、顆粒状、フレーク状のものは本発明の範囲
に入らないことを示している。粉体又は顆粒、フレーク
状物は微細な粒子を含み易く、かつフィーダーを通過す
る間に形状が壊れやすく、より小さいものへ変形するこ
とになる。微細粒子の量が一定量を越えると組成物の飛
散と静電気による付着や分離の問題が顕在化するため望
ましくないためである。

【００２３】本発明において添加剤樹脂組成物が混合さ
れる数は問題にならない。ベースカラー方式に用いる場
合、ベースとして設定される種類が何種類になろうと
も、設定が多くなることによる弊害は存在しない。

【００２４】本請求項２項に示されている「添加剤が相
違する２種以上の添加剤含有樹脂組成物のペレットの混
合物からなる」とは、ベースカラー方式による添加を想
定したものである。ベースカラー方式とは、まずマスタ
ーバッチ中に主要な１種類又は組成比率が固定可能な数
種類の添加剤をある濃度に設定して分散し、ペレット化
する。同様にして最終的に成形品に含まれる全添加剤成
分ごとにマスターバッチを生産して、このマスターバッ
チを必要な組成に混合して使用する方法である。従来は
成形品の様々な色に対応して色数に一致するマスターバ
ッチの数を押出機で製造しなければならなかったため、
押出機の洗浄回数が生産数量に比して多くなり、生産性
が悪いという問題があった。しかしこの方式によれば洗
浄回数はベースカラーとして設定した数に限定され、大
量生産化が可能となる。

【００２５】

【実施例】以下実施例を挙げて本発明を説明する。な
お、実施例、比較例中の部％は全て重量部、重量％を示
す。実験はＡ、Ｂに分けて実施した。

【００２６】実験Ａ：解膠性、希釈倍率の比較実験Ｂ：定量供給安定性の比較

【００２７】（実験Ａ：解膠性、希釈倍率の比較）比較例１従来品の標準として添加剤成分が、カーボン（三菱化学
社製カーボンブラック＃３０）２部、酸化チタン（デ
ュポン社製Ｒ１０１）１０部、ポリプロピレン（Ｐ
Ｐ）（密度０．９２１、ＭＦＲ２６）８８部を使用して
押出機で溶融押出して、形状が円柱形で長さ３．５mm、
直径３．５mmのマスターバッチを得た。これを２５倍に
希釈して成形プレートを６点作成し標準とした。

【００２８】比較例２希釈倍率を６０倍に設定し、比較例１と同様の成形プレ
ートを得ることを目標とし、同様にカーボン４．８部酸
化チタン２４部、ＰＰ７１．２部を使用して押出機で溶
融押出して形状が円柱形で長さ３．５mm、直径３．５mm
のマスターバッチを得た。これを６０倍に希釈して成型
プレートを６点作成した。

【００２９】実施例１〜３と比較例３添加剤としてカーボン１８．７部、ＰＰ８１．３部の配
合と酸化チタン４０部とＰＰ６０部の配合のそれぞれを
押出機で溶融押出して、下記形状のマスターバッチを得
た。実施例１として形状が円柱形で長さ１．５mm、直径
１．５mmのマスターバッチを得た。実施例２として形状
が円柱形で長さ１．０mm、直径１．０mmのマスターバッ
チを得た。実施例３として形状が円柱形で長さ０．６m
m、直径０．６mmのマスターバッチを得た。比較例３と
して形状が円柱形で長さ１．８mm、直径１．８mmのマス
ターバッチを得た。

【００３０】上記カーボンマスターバッチを３０部、酸
化チタンマスターバッチを７０部混合して定量供給装置
を使用して７０倍に希釈して成形プレートを作成し、標
準と比較した。

【００３１】実施例４添加剤としてカーボン２４部とＰＰ７６部の配合と、酸
化チタン６０部とＰＰ４０部のそれぞれの配合を押出機
で溶融押出して形状が立方体で各辺が１．５mmのマスタ
ーバッチを３３．３部、酸化チタンマスターバッチを６
６．７部配合して混合し、１００倍に希釈して成形プレ
ートを各６点作成し標準と比較した。

【００３２】マスターバッチ作成時と成形品作成時はと
もに２軸押出機を使用して、混練性能を同一にした。解
膠性能は標準となる比較例１と明度差ΔＬを比較するこ
とで検討した。灰色の場合、色差計のａｂ値は差を発現
しにくく、解膠不足による色の差はＬ値に現れやすいた
めである。また、希釈性能は製品内の６点のプレートの
色相のフレから検討した。すなわち、６点の間の色差Δ
Ｅ値の最大値で求め、表１にまとめた。

【００３３】

【表１】上記結果のΔＬから、形状の直径が０．６〜１．５mmの
時の解膠性が他の形状よりも優れており、製品内の色の
フレも小さいことがわかる。

【００３４】また、本発明の形状のものは希釈倍率を従
来の２５倍から７０倍や１００倍に上げても、標準とな
る比較例１のように６点間ΔＥの最大値が小さいことが
わかる。

【００３５】（実験Ｂ定量供給安定性の比較）比較例４〜７と実施例５〜７１時間あたり６kg／Hrの吐出に設定し、１５秒間に２５
ｇの吐出量になっていることを確認するため１５秒間の
吐出量を１０個サンプリングして、その値から平均値
ｃ、標準偏差ｄを求め、ｄ／ｃの値を求めた。形状ごと
の結果を表２にまとめた。形状のａ／ｂとは、請求項に
あるペレットの２辺の長さの合計の平均をａ、標準偏差
をｂとしたときの値である。

【００３６】比較例４は比較例１のマスターバッチを使
用し、比較例５比較例３のマスターバッチを使用し、比
較例６は比較例４のマスターバッチを使用し、比較例７
は実施例４の組成と形状の条件でカットの設定を２点設
定にして形状にばらつきを与えたものを使用した。実施
例５は実施例１のマスターバッチを使用し、実施例６は
実施例２のマスターバッチを使用し、実施例７は実施例
３のマスターバッチを使用した。

【００３７】下記の結果から、比較例４及び５では形状
がそろっていても、形状が大きい場合、供給性にはバラ
ツキがあることを示している。比較例６は形状が小さい
ため形状にバラツキが出やすいことを示している。

【００３８】

【表２】

【００３９】

【発明の効果】本発明の添加剤含有樹脂組成物ではマス
ターバッチを定量供給装置を使用して被添加樹脂と別経
路で成形機スクリュー上部へ投入する際、規定の形状に
より比重差に関係なく高希釈倍率でかつ定量精度の高い
マスターバッチを提供でき、ベースカラー方式による被
添加樹脂への添加も可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】添加剤含有樹脂組成物と被添加樹脂をブ
レンダーやミキサーで混合操作を行わず、定量供給装置
を使用して成形機のスクリュー上部に直接供給する場合
に用いる添加剤含有熱可塑性樹脂組成物において、ペレ
ットの形状を縦（ｙ)、横（ｘ）高さ(ｚ）の方向から長
さを測定して、その最大値の合計、すなわちｘ＋ｙ＋ｚ
の値が４．６ｍｍ以下の大きさで、かつ、最小値が０．
９ｍｍ以上の形状を持ったペレット状添加剤含有樹脂組
成物であり、かつｘｙｚのそれぞれの値が合計値の２０
％以上となり、その形状がある１方向から見たとき、す
なわち正射影が正方形又は長方形からなるペレット状の
添加剤含有熱可塑性樹脂組成物。
【請求項２】請求項１の樹脂組成物において、添加剤
が相違する２種以上の添加剤含有熱可塑性樹脂組成物の
ペレットの混合物からなり、ペレットについてある１方
向から見た形状が正方形、または、長方形のところの辺
の長さを測定し、その隣接する２辺の長さの比が１から
１．４であり、かつ隣接する２辺の長さの合計値を任意
の１０個のペレットで測定したときの平均値をａとし、
その標準偏差値をｂとしたときｂ／ａの値が０．１を越
えないペレット状の添加剤含有熱可塑性樹脂組成物。