(57)【要約】【課題】チップ状樹脂と、特に嵩比重の小さな粉状添加剤とを混合して樹脂組成物を製造する際に、展着剤を使用したり、マスターバッチ法やアフターブレンド法を採用したり、ホッパを複数設けたりすることなく、組成の均質な樹脂組成物を安定かつ低コストで製造する。【解決手段】チップ状樹脂と、嵩比重が０．１９ｇ／ｍｌ未満の粉状添加剤とを混合して樹脂組成物を製造する際に、粉状添加剤を嵩比重増加処理してから混合する。この製造方法は、特にチップ状樹脂と粉状添加剤とをあらかじめ混合して１つの投入口から押出機内に投入し、溶融、混練して樹脂組成物を製造する際に有用である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ状樹脂と、嵩比重が０．１９ｇ／ｍｌ未満の粉状添加剤とを混合して樹脂組成物を製造する際に、前記粉状添加剤を嵩比重増加処理してから混合することを特徴とする樹脂組成物の製造方法。
【請求項２】
前記チップ状樹脂と前記粉状添加剤とをあらかじめ混合して１つの投入口から押出機内に投入し、溶融、混練して前記樹脂組成物を製造することを特徴とする請求項１に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項３】
前記嵩比重増加処理は、前記粉状添加剤を造粒するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項４】
前記チップ状樹脂は、ポリエステル系樹脂であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項５】
前記粉状添加剤は、少なくとも二酸化ケイ素を含有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ状樹脂と粉状添加剤とを混合して樹脂組成物を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエステル系樹脂は結晶性を備え、強度、耐薬品性に優れていることなどから、様々な分野で使用されている。
ポリエステル系樹脂のうち、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）は、特に耐薬品性に優れ、融点が高く耐熱性が良好であり、さらに、難燃化が容易で電気絶縁性にも優れることから、電気・電子部品、自動車部品などの各種工業用部品に成形されている。
このようなＰＢＴは、溶融重合後、通常、米粒大のチップ状に成形されることが多い。その後、このチップ状ＰＢＴに、着色剤、安定剤、難燃剤、ノンドリップ剤、無機充填材などの粉状添加剤が必要に応じて溶融混合され、上述したような各種工業用部品に成形されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ここで、チップ状ＰＢＴと粉状添加剤とを溶融混合し、樹脂組成物とする際には、図２に示すような二軸押出機２０が使用されることがある。
この二軸押出機２０は、所定量のチップ状ＰＢＴと粉状添加剤とが投入され、これらが所定時間混合される回転式のブレンダ２１と、ブレンダ２１で混合された混合物が落下により投入される１つのホッパ２２とを備えている。ホッパ２２に投入された混合物はバレル２３内に入り、バレル２３内で溶融、混練され、２本のスクリュ２４により丸ダイ２５から押し出されるようになっている。丸ダイ２５から押し出されたストランド状の樹脂組成物は適宜切断され、樹脂組成物チップとなり、各種成形に使用される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平−５３８５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにしてチップ状ＰＢＴと粉状添加剤とを混合して樹脂組成物を製造する場合、チップ状ＰＢＴと粉状添加剤とをブレンダなどの攪拌混合器であらかじめ均質に混合してからホッパに投入しても、チップ状ＰＢＴと粉状添加剤とではブレンダからホッパへの落下速度が異なるために、バレル内に投入される混合物中におけるチップ状ＰＢＴと粉状添加剤との比率が経時的に変化し、投入の初期と後期で異なってしまう場合があった。その結果、押出工程の初期に丸ダイから押し出された樹脂組成物は、落下速度の速いＰＢＴを多く含み、押出工程の後期に丸ダイから押し出された樹脂組成物は、落下速度の遅い粉状添加剤を多く含み、製造される樹脂組成物が不均質になりやすいという問題があった。特に、粉状添加剤のうち、ノンドリップ剤として添加される二酸化ケイ素の微粉末などは、嵩比重が小さく空気を多く含んでいるため落下速度が非常に小さく、その大部分が、押出工程の後期以降に押し出される樹脂組成物に偏って含まれる場合が多かった。
【０００６】
このような問題を解決するためには、あらかじめ一部のＰＢＴと粉状添加剤とを溶融混合してマスターバッチを得て、その後、マスターバッチと残りのＰＢＴとを溶融混合する方法（マスターバッチ法）、押出工程の初期に得られた樹脂組成物と後期に得られた樹脂組成物とを混合して組成を均質化する方法（アフターブレンド法）、あらかじめチップ状ＰＢＴの表面を界面活性剤などからなる展着剤で被覆しておき、粉状添加剤がチップ状ＰＢＴの表面に均一に吸着しやすいようにする方法などがある。また、その他には、チップ状樹脂と粉状添加剤とをあらかじめブレンダなどで混合せず、それぞれ別のホッパから投入することにより、それぞれの落下速度を個別に制御して、樹脂組成物の均質化を図る方法がある。
【０００７】
ところが、マスターバッチ法やアフターブレンド法は手間がかかり、樹脂組成物の製造コストがかさむという問題があり、展着剤を使用する方法では、展着剤の添加により樹脂組成物の品質の安定性に影響を与える場合があった。また、チップ状樹脂と粉状添加剤とをそれぞれ別のホッパから投入する方法の場合、ホッパを２台以上備える必要が生じ、設備コストの点から問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、チップ状樹脂と、特に嵩比重の小さな粉状添加剤とを混合して樹脂組成物を製造する際に、展着剤を使用したり、マスターバッチ法やアフターブレンド法を採用したり、ホッパを複数設けたりすることなく、組成の均質な樹脂組成物を安定かつ低コストで製造する方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の樹脂組成物の製造方法は、チップ状樹脂と、嵩比重が０．１９ｇ／ｍｌ未満の粉状添加剤とを混合して樹脂組成物を製造する際に、前記粉状添加剤を嵩比重増加処理してから混合することを特徴とする。
本発明の製造方法は、前記チップ状樹脂と前記粉状添加剤とをあらかじめ混合して１つの投入口から押出機内に投入し、溶融、混練して樹脂組成物を製造する場合に特に有用である。
前記嵩比重増加処理は、前記粉状添加剤を造粒するものであることが好ましい。
前記チップ状樹脂は、ポリエステル系樹脂であることが好ましい。
本発明の製造方法は、前記チップ状樹脂がポリエステル系樹脂である場合、前記粉状添加剤が少なくとも二酸化ケイ素を含有する場合に適している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の樹脂組成物の製造方法は、チップ状樹脂と、嵩比重が０．１９ｇ／ｍｌ未満の粉状添加剤とを混合して樹脂組成物を製造する際に、粉状添加剤を嵩比重増加処理してから混合するものである。
ここでチップ状とは、径１〜３ｍｍ、高さ２〜５ｍｍ程度の円柱状、楕円柱状、一辺の長さ１〜３ｍｍ、高さ１〜５ｍｍ程度の多角柱状、または、径２〜３ｍｍ程度の球状などを指し、通常、溶融重合後の樹脂がストランド状に押し出され、切断され、粒状に形成されたものである。
【００１１】
チップ状樹脂の樹脂の種類としては、チップ状に形成されて取り扱われるものであれば制限はなく、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂などが挙げられ、これらを１種または２種以上使用できるが、これらの中では特に、ＰＢＴ、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂が好ましい。さらには、重合後の形状が一般的にチップ状である点から、ＰＢＴが好ましい。
【００１２】
チップ状樹脂に混合される粉状添加剤としては、一定質量の粉状添加剤の嵩（体積）をメスシリンダなどで測定し、質量を嵩で除することにより算出される嵩比重が、０．１９ｇ／ｍｌ未満のものであって、通常、樹脂の添加剤として使用されるものであれば制限はない。
このような粉状添加剤としては、二酸化ケイ素微粉末（シオノギ製薬製カープレックス＃８０−Ｄ、嵩比重０．０７〜０．１１ｇ／ｍｌ）、トクヤマ製トクシール（嵩比重０．１７ｇ／ｍｌ）などが挙げられる。
【００１３】
嵩比重が０．１９ｇ／ｍｌ未満の粉状添加剤の嵩比重を増加させる、嵩比重増加処理の方法としては、例えば、図１に示すような乾式造粒機１０を使用して、粉状添加剤を脱気しながら造粒する方法がある。
この例の乾式造粒機１０は、スクリュ１１ａを備え、粉状添加剤が投入される投入口であるホッパ１１と、ホッパ１１からの粉状添加剤を移送するスクリュ１２ａを具備した移送部１２と、移送された粉状添加剤をプレスする一対のロール１３と、プレスされ小片状または帯状とされた粉状添加剤を粉砕する粉砕機１４と、小片状または帯状とされ粉砕された粉状添加剤を整粒する整粒機１５とを備えている。また、移送部１２とロール１３との間には、ロール１３に供給される前の粉状添加剤が一旦保持される供給部１６が設けられている。そして、ホッパ１１と移送部１２と供給部１６には減圧ポンプなどの図示略の脱気手段が接続されていて、それぞれにおいて粉状添加剤を脱気できるようになっている。
【００１４】
このような乾式造粒機１０のホッパ１１に、嵩比重が０．１９ｇ／ｍｌ未満の粉状添加剤を供給し、ロール１３へと移送しながらホッパ１１と移送部１２と供給部１６において脱気し、一対のロール１３でプレスすることにより、粉状添加物はプレスされて小片状または帯状とされる。その後、粉砕機１４および整粒機１５を順次通過することにより、嵩比重が増加した粉状添加剤の造粒物が得られる。
【００１５】
このような嵩比重増加処理により得られた粉状添加剤の造粒物とチップ状樹脂とを混合して樹脂組成物を製造する際には、これらを溶融しつつ混合する混合機などを適宜使用すればよい。ここでは、図２の二軸押出機２０を使用する方法を例示して具体的に説明する。
まず、チップ状樹脂と粉状添加剤の造粒物とをそれぞれ所定量ブレンダ２１に投入する。このブレンダ２１は、軸２１ａを中心として容器２１ｂが回転することにより内容物が混合される回転型混合器であり、この場合には、例えば回転数２０〜３０回／分で、１０〜３０分間程度回転させて内容物を混合する。また、ブレンダ２１内には、混合効率を向上させるための邪魔板などが設けられていてもよい。
【００１６】
ブレンダ２１を所定時間回転させた後、ブレンダ２１に形成された吐出口を開放して内容物をホッパ２２に向けて落下させ、ホッパ２２から所定温度に加熱されたバレル１３内に内容物を投入していく。ここで内容物のブレンダ２１からホッパ２２への落下速度（吐出量）は、容器２１ｂの容量などにもよるが、通常１８０〜３５０ｋｇ／ｈｒである。
そして、バレル２３内において２本のスクリュ２４の作用により、チップ状樹脂と粉状添加剤の造粒物とを溶融、混練しつつ、丸ダイ２５から押出す。
その結果、チップ状樹脂と粉状添加剤とを原料としたストランド状の樹脂組成物が丸ダイ２５から押し出され、これを適宜切断することにより、樹脂組成物チップが得られる。
【００１７】
このように嵩比重が０．１９ｇ／ｍｌ未満であって、特に空気の咬み込み量の大きな粉状添加剤をあらかじめ嵩比重増加処理し、造粒物としておくことにより、これとチップ状樹脂とをブレンダ２１で均質に混合し、この混合物をホッパ２２へ落下させて投入する際に、チップ状樹脂と粉状添加剤の造粒物との間で落下速度に大きな差が生じず、均質に混合された状態のままでバレル２４に導入される。よって、押出工程の全般にわたって均質な組成の樹脂組成物が得られる。
【００１８】
ここで、嵩比重増加処理により、粉状添加剤の嵩比重をどの程度まで増加させるかについては特に制限はなく、嵩比重が大きくなるように、好ましくは０．１９ｇ／ｍｌ以上となるように処理すればよいが、例えば、粉状添加剤が嵩比重０．０７〜０．１８ｇ／ｍｌの二酸化ケイ素微粉末である場合には、０．２４〜０．３２ｇ／ｍｌ程度とする。このような範囲であると、チップ状樹脂とともにブレンダ２１からホッパ２２に落下させた際の落下速度に大きな差が生じず、かつ、大きなエネルギーを必要とせずに嵩比重増加処理を行える。
【００１９】
以上説明したようにこのような樹脂組成物の製造方法によれば、チップ状樹脂と、嵩比重が０．１９ｇ／ｍｌ未満の粉状添加剤とを混合して樹脂組成物を製造する際に、粉状添加剤を嵩比重増加処理してから混合するので、チップ状樹脂と嵩比重増加処理された粉状添加剤の造粒物とが一体にブレンダ２１からホッパ２２に落下し、二軸押出機２０のバレル２３内に投入される。その結果、丸ダイ２５から押し出される樹脂組成物の組成が、押出工程の初期と後期とで異なることがなく、押出工程を通じて均質な樹脂組成物が得られる。よって、製造コストのかさむマスターバッチ法や、アフターブレンド法を採用したり、展着剤などの異物を混合したり、さらには、ホッパを複数設けたりすることなく、安定な品質、組成の樹脂組成物を安価に製造できる。
なお、以上の例においては、図２の二軸押出機２０を使用して樹脂組成物を製造する方法を示したが、使用する装置としては、このような丸ダイ２５を備えた二軸押出機２０に限定されず、一軸押出機あるいは多軸押出機であってもよいし、ダイの形状にも制限はない。
【００２０】
また、樹脂組成物の製造の際、嵩比重が０．１９ｇ／ｍｌ未満の粉状添加剤についてはこれを嵩比重増加処理してからチップ状樹脂に混合する限り、嵩比重０．１９ｇ／ｍｌ以上の粉状添加剤をそのまま共に混合したり、粉状以外の板状、顆粒状などの形状の添加剤、さらには、炭素繊維、ガラス繊維などの繊維状充填材をそのまま共に混合してもよい。また、繊維状充填材については、溶融、混練の途中で、バレル２３の側方に設けられた、図２においては図示略の投入口からこれらを加えてもよい。
このような添加剤としては、例えば、石英、タルク、カオリン、マイカ、クレー、ハイドロタルサイト、雲母、黒鉛、ガラスビーズ、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、珪酸カルシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化珪素、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウムなどの微粉末フィラーの他、滑剤、難燃剤、帯電防止剤、着色剤、抗菌剤などを例示でき、これらのうち１種または２種以上を必要に応じて配合できる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例を示して具体的に説明する。
［実施例１］
二酸化ケイ素微粉末（（株）トクヤマ製トクシール、嵩比重０．１７ｇ／ｍｌ）を、乾式圧縮造粒システムローラコンパクタＲＣＰ−１００（栗本鐵鋼所社製）（造粒条件、０．０６〜０．０７ＭＰａ、ロール圧６．５トン）によって、嵩比重０．２４〜０．３２ｇ／ｍｌの造粒物とした。
ついで、チップ状ＰＢＴ（三菱レイヨン株式会社製タフペットＮ１３００、形状：径２．５ｍｍの円柱状）１００質量部と、上記で得られた二酸化ケイ素粉末の造粒物５質量部とを図２の二軸押出機２０のブレンダ１１に投入した。
【００２２】
ついで、ブレンダ２１を２０回／分の条件で３０分間回転させて、内容物を混合した後、ブレンダ２１の吐出口を開けて、内容物を約３００ｋｇ／ｈｒの条件でホッパ２２に落下させ、ホッパ２２からバレル２３内に投入して、溶融、混練し、樹脂組成物を丸ダイ２５から押し出し、チップ状に切断した。
押出条件は以下の通りである。
丸ダイ２５の直径：１８５ｍｍφ
Ｌ／Ｄ＝３０
バレル２３の温度：２３０℃
押出速度：３００ｋｇ／Ｈｒ
【００２３】
押出工程の初期（押出開始から５分後）、押出工程の中期（押出開始から３０ 分後）、押出工程の後期（押出開始から６０分後）にそれぞれ得られた樹脂組成物中の二酸化ケイ素の含有量を灰化法で分析したところ、含有量はそれぞれ、４．５質量％、４．８質量％、４．７質量％であり、押出工程にわたって組成ムラが発生していないことが示唆された。
【００２４】
［実施例２］
実施例１において、二酸化ケイ素の造粒物の添加量を５質量部から１０質量部に変えた以外は同様にして、チップ状に切断した。
そして、押出工程の初期（押出開始から５分後）、押出工程の中期（押出開始から３０分後）、押出工程の後期（押出開始から６０分後）にそれぞれ得られた樹脂組成物中の二酸化ケイ素の含有量を灰化法で分析したところ、含有量はそれぞれ、８．９質量％、９．２質量％、９．０質量％であり、押出工程にわたって組成ムラが発生していないことが示唆された。
【００２５】
［比較例１］
二酸化ケイ素微粉末として（株）トクヤマ製トクシール、嵩比重０．１７ｇ／ｍｌを使用した以外は実施例１と同様にして、樹脂組成物を丸ダイ１５から押し出したが、押出工程の後期に押し出された樹脂組成物は、二酸化ケイ素の含有量が高いために、押出の途中で何度も切れてしまい、連続したストランド状とすることができなかった。
また、押出工程の初期（押出開始から５分後）、押出工程の中期（押出開始から３０分後）、押出工程の後期（押出開始から６０分後）にそれぞれ得られた樹脂組成物中の二酸化ケイ素の含有量を灰化法で分析したところ、含有量はそれぞれ、３．２質量％、３．５質量％、６．２質量％であり、押出工程が進むにともなって二酸化ケイ素の含有量が増加していた。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の樹脂組成物の製造方法によれば、チップ状樹脂と、嵩比重が０．１９ｇ／ｍｌ未満の粉状添加剤とを混合して樹脂組成物を製造する際に、粉状添加剤を嵩比重増加処理してから混合するので、例えば１つのホッパから樹脂と粉状添加剤を押出機内に投入して溶融、混練し、樹脂組成物を製造する場合であっても、樹脂組成物の組成が、押出工程の初期と後期とで異なることがなく、押出工程を通じて均質な樹脂組成物が得られる。よって、本発明によれば、安定な品質、組成の樹脂組成物を安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】嵩比重増加処理に使用する乾式造粒機の一例を示す概略構成図である。
【図２】樹脂組成物の製造に使用する押出機の一例を示す一部断面図である。
【符号の説明】
１０  乾式造粒機
１１  ホッパ
１１ａ  スクリュ
１２  移送部
１２ａ  スクリュ
１３  ロール
１４  粉砕機
１５  整粒機
１６  供給部
２０  二軸押出機
２１  ブレンダ
２１ａ  軸
２１ｂ  容器
２２  ホッパ
２３  バレル
２４  スクリュ
２５  丸ダイ
【図１】
2004263126.tif 000002
【図２】
2004263126.tif 000003