(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状容器内底面に沿って回転する下段回転羽と容器中央部に周速度80〜150m／secで回転する上段回転羽を設けた球状ミキサーを使用して、顔料と分散剤の混合の際に同時に平均粒径が0.01μｍ〜100μｍの樹脂粉末及び／又は0.01μｍ〜20μｍの無機フィラーを配合して得られる加工顔料の製造方法。
【請求項２】
球状容器内底面に沿って回転する下段回転羽と容器中央部に周速度80〜150m／secで回転する上段回転羽を設けた球状ミキサーを使用して、顔料と分散剤の混合の際に同時に平均粒径が0.01μｍ〜100μｍの樹脂粉末及び／又は0.01μｍ〜20μｍの無機フィラーを配合した後、該配合物と担体樹脂を押出機により混練して得られるカラーマスターバッチの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、加工顔料及びカラーマスターバッチの製造方法に関するものであり、詳しくは顔料が均一な微粉状態に混合した熱可塑性着色剤であり、希釈樹脂との着色成形の際に顔料分散性に優れ、用途としてマルチファイバー、マスキングフィルム、ラミネートフィルム等に最適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来より熱可塑性樹脂の成形の際に使用する着色剤としては、ドライカラー及びカラーマスターバッチが一般に使用されている。これらの着色剤は、顔料を高濃度に含有しており着色成形品を製造する際に希望する濃度に希釈して使用されている。
カラーマスターバッチでは、ドライカラーに比較して着色成形した場合に樹脂中での顔料分散性に優れているが、作業工程が複雑となり製造コストが割高となる欠点がある。
ドライカラーは、常温での撹拌混合のみで製造可能でありカラーマスターバッチ製造の際のように高温での溶融混練の必要もなく、製造コストが安く熱可塑性樹脂用着色剤、特に汎用着色剤として最適であり需要も盛んである。
【０００３】
しかし、カラーマスターバッチに比較してドライカラーは製造の際に飛散・汚染性が大であるばかりでなく着色成形の際の顔料分散性に劣る欠点がある。樹脂中で分散不良を生じると各種の物性低下や色むら等の原因となり成形品の品質安定性が低下する欠点があり、このためドライカラーは、用途が日用雑貨品や汎用機械部品等に限られている。
従ってドライカラーの最も改善すべき点は、着色成形の際に希釈樹脂中へ如何に顔料を均一分散するかが一番重要な問題であり、この欠点を改良するために従来より金属石鹸やオレフィンワックス等の顔料分散剤が配合されているが目立った改善はされておらず、上記の通り高度に顔料分散性が要求されない用途に限定されている。
【０００４】
尚、ドライカラーを製造する際に使用する混合装置としては、従来より円筒状混合器、例えばヘンシェルやハイスピードミキサー等が使用されており、これらの装置は、混合するために回転する回転羽の周速度も比較的速いことから、従来より繁用されている。
しかし、ヘンシェルミキサー等では、撹拌容器の形態は底が平面の円筒形容器であるために、試料が容器の底に滞留するのみならず、円筒壁面にも付着し易い欠点がある、このためヘンシェルミキサー内では、試料の十分な撹拌が行われ難く均一な混合物製造が期待できず、顔料粉末の微細化も困難である。
このため、顔料粒子の粒径がサブミクロン・レベルであるため殆どのものは、お互いに凝集し合った状態であり、これにより分散剤を顔料中へ均一に細かく分散させることを非常に困難にしている。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
そこで本発明者らは、上記の問題点を解決するために、従来品の熱可塑性樹脂用着色剤中に含有されているサブミクロン・レベルの顔料粒子を更に微細化するために従来の着色剤組成物に平均粒径が0.01μｍ〜100μｍの樹脂粉末及び／又は0.01μｍ〜20μｍの無機フィラーを加え、これを撹拌効率が良好で混合粉砕が可能な装置を使用して得られる加工顔料、及び該加工顔料に担体樹脂を混練配合したカラーマスターバッチの製造方法を開発検討したのである。これにより着色成形の際にも、希釈樹脂との配合で優れた着色力を発揮する熱可塑性樹脂用着色剤の開発を検討したのである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明では、球状容器内底面に沿って回転する下段回転羽と容器中央部に周速度80〜150m／secで回転する上段回転羽を設けてなる球状ミキサーを使用して、顔料と分散剤の混合で同時に平均粒径が0.01μｍ〜100μｍの樹脂粉末及び／又は0.01μｍ〜20μｍの無機フィラーを配合して得られる加工顔料の製造方法を開発したのである。
更に、上記の配合物である加工顔料と担体樹脂を押出機により混練することにより得られるカラーマスターバッチの製造方法を開発したのである。
本発明で使用する樹脂粉末としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等熱可塑性樹脂等が挙げられる。
この際に使用する樹脂粉末の平均粒径が0.01μｍ〜100μｍであると、本発明の効果が一層向上した加工顔料及びカラーマスターバッチが得られる。
【０００７】
本発明で使用する無機フィラーとしては、従来より熱可塑性樹脂に配合して使用されているもののうち硬度8.0（モース硬度）以上の無機物質、例えば、硫酸バリウム、シリカ、タルク、炭酸カルシウム等が挙げられる。この際に使用する無機粉末の平均粒径は、0.01μｍ〜100μｍであると、本発明の効果が一層向上した加工顔料及びカラーマスターバッチが得られる。この傾向は0.01μｍ〜20μｍであると、更に向上する。
本発明で使用する分散剤としは、ステアリン酸アマイド、エチレンビスアマイド等脂肪酸アミド、金属石鹸、ポリエチレンワックス、シランカップリング剤などが挙げられる。
本発明で使用する顔料としては、通常使用されている有機顔料及び無機顔料であればいずれでも良い。
本発明で使用する担体樹脂は、従来より着色成形の際に使用するポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等熱可塑性樹脂に配合しようされている樹脂であれば良い。
【０００８】
本発明の加工顔料又はカラーマスターバッチの製造方法に使用する球状ミキサーの容器内面の構造としては、眞球のみならず、ほぼ球状のもの、例えば卵型や断面が楕円状の球状容器等が挙げられる。又、容器内で回転する撹拌羽は、容器底面に沿って回転する下段回転羽と、中央部で回転する周速度の高い上段回転羽の少なくとも二種の回転羽が必要である。
その代表例として【図１】で示す球状ミキサーで説明すると、試料の投入口(1)および排出口(2)を有し、内部が球状であり、球状容器底面に沿って回転する下段回転羽(3)の回転力で容器内底面中央部分に存在する試料は、強く撹拌され容器底部から周辺部分へと、そして下方から上方へと壁面に沿って押上げられる。
押上げられた試料は、容器内面が球状のために容器壁面に沿って中央部で回転する上段回転羽(4)上に落ちて、撹拌混合されると共に、効率よく粉砕されながら均一化される。
【０００９】
そして、球状ミキサーの回転羽の周速度を大きくすると、従来の円筒系容器の混合機、例えばヘンシェルミキサーに比較して顔料の微分化が促進される。
しかも、この効果について本発明では樹脂粉末及び／又は無機フィラーの存在により顔料が微粉末化されるのみならず、顔料中に均一に拡散されているために顔料同志による再凝集を防止している。
この結果、着色成形の際に希釈樹脂に混合した際にも、顔料分散性が非常に優れた熱可塑性樹脂用着色剤が得られる。尚、球状ミキサーの上段回転羽が周速度30m／sec以上であると、顔料と分散剤の均一化が著しく促進される。
特に、周速度が80〜150m／secであると顔料の粒径が一次粒子の大きさに接近することにより、着色力が増大し、少ない量の顔料で十分な着色力が得られ、この効果は樹脂粉末及び／又は無機フィラーの存在により、これらの効果が一層向上する。
【００１０】
又、球状ミキサー回転羽の周速を高くした場合、例えば100m／secとした場合には、球状ミＫサーを冷水などによって装置を冷却すると撹拌効果が向上して、本発明の製造方法による熱可塑性樹脂用着色剤の製造効率が向上するので好ましい。
この傾向は、【図１】で説明すると回転羽の駆動軸(5)が上段回転羽の接続部分付近から球状容器底面に向かって広がる円錐形の回転軸を装置すると、球状容器内の底面部分にサンプルが滞留せず、効率よく撹拌されるために球状ミキサー中での混合粉砕が更に向上するので好ましい。
球状ミキサーにより平均粒径が0.01μｍ〜100μｍの樹脂粉末及び／又は0.01μｍ〜20μｍの無機フィラー中に顔料と分散剤を混合した場合には、得られる加工顔料では、樹脂粉末を従来品のドライカラーより着色力、隠ぺい力等にすぐれた加工顔料を提供するものである。
【００１１】
本発明のカラーマスターバッチを製造する際に使用する押出機は、通常熱可塑性樹脂を溶融混練に使用するものであれば良いが、単軸押出機でありながら二軸押出機に近い混練分散機能を有する特殊単軸押出機や、通常の二軸押出機が挙げられる。
このようにして、本発明の加工顔料又はカラーマスターバッチの製造方法は、希釈樹脂に配合して着色成形すると、色むらを全く生じない、顔料分散性、顔料の着色力等に優れており、顔料の高分散性が要求されるマルチファイバー、ペパーラミネート、マスキングフィルム用の着色に最適な着色剤である。
本発明の加工顔料及びカラーマスターバッチは、必要により他の添加剤、例えば酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、難燃剤等を適当量配合しても良い。他にフィラーや充填剤として、例えば耐衝撃性を向上するために使用するシリカ、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、タルク等を任意に配合しても良い。
【００１２】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例を述べる。
実施例１
フタロシアニン・ブルー（Pig. blue 15:3）100重量部、酸化チタン5重量部、MI値7で平均粒径30μｍのポリエチレン樹脂粉末30重量部及びステアリン酸亜鉛  10重量部を、中央部の上段回転羽(4)が周速80m／secで回転する【図１】記載の内容積40リットルの球状ミキサーに投入して、10分間混合粉砕して本発明の製造方法により加工顔料を得る。
該加工顔料100重量部に担体樹脂としてMI値7のポリエチレン樹脂120重量部を加えＶブレンダーで混合し、これを特殊単軸押出機を使用して溶融混練し本発明の製造方法によりカラーマスターバッチを得た。
【００１３】
実施例２
フタロシアニン・ブルー（Pig.blue 15:1）100重量部、MI値2で平均粒径20μｍのポリエチレン樹脂粉末30重量部及びステアリン酸亜鉛10重量部を、中央部の上段回転羽(4)が周速100m／secで回転する【図１】記載の内容積40リットルの球状ミキサーに投入して、10分間混合粉砕して本発明の製造方法により加工顔料を得る。
該加工顔料100重量部に担体樹脂としてMI値2のポリエチレン樹脂120重量部を加えＶブレンダーで混合し、これを２軸押出機を使用して溶融混練し本発明の製造方法によりカラーマスターバッチを得た。
【００１４】
実施例３
酸化チタン100重量部、平均粒径10μｍの炭酸カルシウム及びステアリン酸亜鉛3重量部を、中央部の上段回転羽が周速80m／secで回転する内容積100リットルの球状ミキサーに投入して、10分間混合粉砕して顔料配合物を得る。
該顔料配合物150重量部に担体樹脂としてMI値7のポリアチレン樹脂100重量部を加えＶブレンダーで混合し、これを特殊単軸押出機を使用して溶融混練し熱可塑性樹脂用着色剤を得た。
【００１５】
実施例４
二酸化チタン100重量部、カーボンブラック2重量部、群青10重量部、平均粒径10μｍの硫酸バリウム10重量部及びステアリン酸亜鉛3重量部を、中央部の上段回転羽(4)が周速150m／secで回転する【図１】記載の内容積100リットルの球状ミキサーに投入して、10分間混合粉砕して本発明の製造方法により加工顔料を得る。
該加工顔料150重量部に担体樹脂としてMI値20のポリエチレン樹脂100重量部を加えＶブレンダーで混合し、これを特殊単軸押出機を使用して溶融混練し本発明の製造方法によりカラーマスターバッチを得た。
【００１６】
実施例５
キナクリドンレッド（Pig.red 207）100重量部、平均粒径10μｍの硫酸バリウム10重量部、及びステアリン酸マグネシウム10重量部を、中央部の上段回転羽が周速150m／secで回転する内容積100リットルの球状ミキサーに投入して、10分間混合粉砕して本発明の製造方法により加工顔料を得る。
該加工顔料100重量部に担体樹脂としてMI値60のポリプロピレン樹脂150重量部を加えＶブレンダーで混合し、これを２軸押出機を使用して溶融混練し本発明の製造方法によりカラーマスターバッチを得た。
【００１７】
実施例６
フタロシアニン・ブルー（Pig.Green 7）100重量部、平均粒径15μｍの硫酸バリウム10重量部、及びステアリン酸マグネシウム10重量部を、中央部の上段回転羽(4)が周速150m／secで回転する【図１】記載の内容積100リットルの球状ミキサーに投入して、10分間混合粉砕して本発明の製造方法により加工顔料を得る。
該加工顔料100重量部に担体樹脂としてMI値26のポリプロピレン樹脂150重量部を加えＶブレンダーで混合し、これを特殊単軸押出機を使用して溶融混練し本発明の製造方法によりカラーマスターバッチを得た。
【００１８】
比較例１
実施例１に於いて、ポリエチレン樹脂粉末を使用しない以外は、実施例１と全く同じである。
比較例２
実施例３に於いて、炭酸カルシウム粉末を使用しない以外は、実施例３と全く同じである。
比較例３
実施例４に於いて、硫酸バリウム粉末を使用しない以外は、実施例４と全く同じである。
比較例４
実施例５に於いて、硫酸バリウム粉末を使用しない以外は、実施例５と全く同じである。
【００１９】
比較例５
実施例３に於いて、球状ミキサーの上段回転羽の周速度を20m／secで回転する以外は、実施例３と全く同じである。
比較例６
実施例６に於いて、球状ミキサーを円筒型のヘンシェルミキサーにかえる以外は、実施例６と全く同じである。
【００２０】
以上、実施例１〜６及び比較例１〜６で得られた着色剤について、下記の方法で評価試験を行い、その測定結果を【表１】に示す。
Ａ．着色力
下記ａ、ｂ及びｃの比較資料を作成する。なお、TiO２＝酸化チタン、LDPE＝高圧法ポ  リエチレン、PP＝ポリプロピレンを表す。
ａ．白色  ：カーボンブラック／TiO２／LDPE＝0.2／2.5／97.3
ｂ．有彩色：有彩色顔料／TiO２／LDPE（又はpp）＝0.5／5.0／94.5
ｃ．黒色  ：カーボンブラック／TiO２／LDPE＝0.2／2.5／97.3
上記ａ、ｂ及びｃで記載の配合物を試験用加熱二本ロールで５分間混練後に、厚さ１mm  のプレスシートを作成する。
得られた１mm厚さのプレスシートを、0.5mm厚さプレスシートの同時プレスで着色力を  判定する。この際に、比較品の表示を100とする。
【００２１】
Ｂ．フイルム分散（グリッド個数測定）
厚さ３０μｍのインフレーションフイルムを作成して、容積１０ｃｃ中のフィルム中に  存在するグリッド個数を測定する。なお、測定用樹脂の配合は、着色剤／高圧ポリエチ      レン、又は着色剤／ポリプロピレン樹脂＝10／100の割合で配合したもの。
上段：グリッドの大きさが、0.1〜0.05mm２
下段：グリッドの大きさが、0.05〜0.01mm２
Ｃ．ΔＰの測定（圧力上昇）
試料中の異物（顔料未分散）によって、スクリュー直径１５ｍｍ押出機ダイス部分に、  かかる圧力を下記条件で測定する。
ΔＰ（ｋｇ／ｃｍ２）＝最終圧力−スタート時圧力（運転開始３分後）
測定試料：顔料分1ｋｇ
押出機ダイスのスクリーン構成：100＊250＊500＊250＊100mesh
【００２２】
【発明の効果】
本発明の製造方法により得られる加工顔料及びカラーマスターバッチには、その組成物中に無機フィラーもしくは樹脂粉末が配合されていることで、球状ミキサーを使用した混合の際に微粉な状態で均一に混合されるために顔料の凝集作用を防止して、担体樹脂との混練も容易になる。
この効果は熱可塑性樹脂用着色剤として、希釈樹脂との着色成形の際にも、顔料に対する分散剤の使用量が少ないにも拘らず顔料が十分に拡散し、優れた着色力が発揮される。
従来、高価なために使用が制限されていた顔料でも少ない使用量で、着色成形の際にも満足する着色が可能であり、着色コスト低減に大いに寄与できる。
又、分散剤の配合割合も減少するために、着色成形品の機械的物性、物理的物性が大いに改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる球状ミキサー本体の構成例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１、試料の投入口
２、試料の取出口
３、下段回転羽
４、上段回転羽
５、回転羽駆動軸
【図１】
0003698470.tif 000002