JP2004509193A - 熱可塑性成形組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

熱可塑性成形組成物の製造方法を開示する。本発明の製造方法は、場合により残留水分を含む固体のポリマー樹脂を、樹脂を溶融するように設計された条件下で動作する押出機に導入すること、溶融体に水を加えて押出機の中で少なくとも約２％の量で水を含む湿った溶融した樹脂を製造することを含む。その後、湿った溶融した樹脂を脱蔵して、水分が０．３％を超えない乾燥した樹脂を製造する。従って、製造された成形組成物は、向上した性質を示す。好ましい態様において、本発明の製造方法によって、樹脂の連続相の中に緻密な不連続相を含む成形組成物がもたらされる。

Description

【０００１】
本発明の技術分野
本発明は、熱可塑性成形（又はモールディング）組成物の製造方法に関し、より特には相当（又は有意の）量の水（又は水分）を含む材料系（又は材料システム）の押出し（又は押出成形）に関する。
【０００２】
本発明の要約
熱可塑性成形組成物の製造方法を開示する。本発明の製造方法は、場合によっては残留水分を含む固体のポリマー樹脂（ポリマー又は樹脂）を、樹脂を溶融するように設計された条件下で動作する押出機に導入すること、及び水を溶融体に加え、少なくとも約２％の量で水を含む湿った溶融樹脂を押出機の中で製造することを含む。その後、水分量が０．３％を超えない乾燥樹脂を生産するために、湿った溶融樹脂は脱蔵される（又は揮発分が除去される）。従って、製造した成形組成物は、向上した特性を有する。好ましい態様において、本発明の製造方法によって、ポリマー連続相中に不連続相の優れた（又は緻密な）分散を含む成形組成物が得られる。
【０００３】
発明の背景
熱可塑性成形組成物等の材料系の物理的性質、特に黄色度指数は、押出（又は押出成形）の過程で悪化（又は劣化）することが、当業者によって久しく認識されている。また、他の相に相溶しないものである相を含む材料系は、押出の過程で強烈に混合することで優れた分散を形成し得ることも十分に認識されている。押出の過程で系に与えられた機械的エネルギーは、その一部が、過剰の熱エネルギーに変化し、その過剰の熱エネルギーは、樹脂の劣化とそれに対応する黄色度指数の増加をもたらす。実際当業者は、良好な色調（又は色）と良好な分散との間の妥協を知っている。本発明の方法は、良好な分散を選択し、良好な色調を犠牲にすること（黄色度指数を悪化させること）を不用とする。
【０００４】
グラフトされたポリオレフィンから、未反応不飽和カルボン酸又はその誘導体の量を減少させる製造方法を開示する米国特許明細書第５，７５３，１６９号は、本発明に関連し得る。この製造方法は、例えば、押出機内で、水の存在下で、変性されたポリオレフィンを溶融し混練することを含む。ポリオレフィンは、エチレン性不飽和カルボン酸又はその誘導体でグラフトされている。また、熱可塑性樹脂組成物を乳化する製造方法が開示された米国特許明細書第５，３５４，８０４号も注意されたい。押出機内で実施されるこの製造方法は、溶融ゾーン（又は領域）から下流にて水分を加えることを含む。欧州特許明細書第５６１２３号（ＥＰ ５６１２３）には、直鎖飽和ポリエステルとゴム状グラフトコポリマーを溶融体内で混合することによって成形組成物を製造することが開示されている。この製造方法は、５〜５０重量％の量で水を含むグラフトされたコポリマーを使用することを含み、溶融体にポリエステルを入れることを要求する。
【０００５】
本発明は、材料系を押出す過程において、その材料系に水を加えると、良好な色調（又は彩色）と優れた（又は緻密な）分散を同時に達成することができることを見出したことに存する。
【０００６】
発明の詳細な説明
本発明に基づいて、材料系、好ましくは熱可塑性成形（又はモールディング）組成物は、
（ｉ）場合により残留量の水分を含んでよい固体のポリマー樹脂（ポリマー又は樹脂：ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｒｅｓｉｎ）を、該ポリマー樹脂の溶融体（又はメルト）を製造できるように設計された条件下で動作する押出機に導入する工程；
（ｉｉ）好ましくは室温で、溶融体の水分量が少なくとも約２％、好ましくは約２〜１０％、より好ましくは約２〜８％となるように計算された量で、追加の量の水分を該溶融体に導入して、湿った溶融体を製造する工程；並びに
（ｉｉｉ）該湿った溶融体を脱蔵して（又は溶融体の揮発分を除去して）、０．３％より多い水分を有さない乾燥した溶融体を製造する工程
を含む製造方法で製造する。
【０００７】
本明細書に記載された全てのパーセント（％）は、ポリマー樹脂の量に対するものであり、本発明のポリマー樹脂には、エチレン性不飽和カルボン酸又はその誘導体でグラフトされたポリオレフィンは含まれない。本発明の製造方法の（ｉ）工程で導入される固体のポリマー樹脂は、好ましくは０．８％より少ない、より好ましくは０．５％より少ない量の水を含んでよい。
【０００８】
本発明によって製造される材料系は、連続相としての少なくとも一種のポリマー樹脂と、連続相に相溶しない少なくとも一種の不連続相又は分散相を含むことが好ましい。
【０００９】
連続性ポリマー樹脂の範囲には、実質的にいずれの熱可塑性樹脂も含まれる。これらの中に、ポリオレフィン、ポリスチレン、並びにスチレン及び／もしくはα−メチルスチレンのコポリマー（これにはアクリロニトリルとのコポリマー（ＳＡＮ）も含まれる）を例示することができる。不連続相は、最も好ましくは、（コ）ポリブタジエン（又はブタジエンのホモポリマー及びブタジエンのコポリマー）、（コ）ポリアクリレート（又はアクリル酸エステルホモポリマー、アクリル酸エステルコポリマー、メタクリル酸エステルホモポリマー及びメタクリル酸エステルコポリマー）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレン（ＥＰ）及びエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴムのいずれかを含む。材料系は、最も好ましくは、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、アクリロニトリル−アクリレート−スチレン（ＡＳＡ）及びアクリロニトリル−ＥＰＤＭ−スチレン（ＡＥＳ）を含む。
【００１０】
材料系の、不相溶性の不連続相は、添加剤又は充填剤、典型的には無機充填剤又は顔料又はゲルであってもよい。
【００１１】
本発明の実施に有用な押出機は、熱可塑性成形組成物の製造に広範に使用されている既知の装置である。それは、材料系の材料の成分を連続的に混合し、練ることができるという特徴を有する。好ましい押出機には、少なくとも装置の投入ゾーンと分散ゾーンにおいて、相互に、しっかりとかみ合った、一方向に回転する二又はそれ以上のスクリューが取り付けられている。押出機は優れた分散性能を有し、装置内の滞留時間の狭い範囲内で、満足な混合作用も示す。本発明の明細書の適切な押出機には、水を導入する手段が取り付けられている。水の導入は、一箇所で、又は別の方法では押出機に沿って複数の箇所で行うことができる。更に、水の導入は、溶融後、即ち、溶融工程の終了後であることが好ましい。脱蔵（又は揮発成分の除去）は、真空孔（又は口）を介して実施する。操作圧力は、大気圧であり又は大気圧より低く、好ましくは４．０ｐｓｉａであり又は４．０ｐｓｉａより低い。
【００１２】
本発明の製造方法によって達成される優位性（又は長所）は、得られる材料系の黄色度指数が低いこと及び分散が良好なことで表される。黄色度指数は、ＡＳＴＭ　Ｄ１９２５に基づいて測定される。本願明細書において分散度とは、常套の一条ねじ、一条スクリュー（又は一条ねじスクリュー）可塑化押出機（：ｓｉｎｇｌｅ ｆｌｉｇｈｔ， ｓｉｎｇｌｅ ｓｃｒｅｗ， ｐｌａｓｔｉｃａｔｉｎｇ ｅｘｔｒｕｄｅｒ）にて、押出すことによって製造された薄い（２０〜２５ｍｉｌ）シートの４８平方インチ（長さが２４インチで幅が２インチ）の面積内に含まれる０．０１２インチより寸法（最も大きな寸法）が大きな分散していない粒子の数を目視で数えることによって測定した。
【００１３】
下記の実施例によって、本発明を更に説明するが、それによって本発明は何ら制限されるものではない。下記実施例において、全ての部と％は、特に記載がない限り、重量部と重量％である。
【００１４】
実施例
実験：
下記のように、本発明の製造方法に基づいて、熱可塑性成形組成物を製造した。実験を行う際に、スチレンとアクリロニトリルのコポリマー（ＳＡＮ）を、連続相として使用した。
【００１５】
相溶しない不連続相は、ブタジエンとアクリロニトリルのコポリマー（ポリ［ブタジエン−コ−アクリロニトリル］ゴム）であった。導入した水の量は、下記表に記載したように種々に変えた。水を導入した箇所も記載した。各々の場合において、同時に回転する、相互にかみ合った対のスクリュー押出機を用いて、押出を行った。これらの実施例を実施する過程において、使用した製造パラメーターは、下記の通りである：押出機のバレル（ｂａｒｒｅｌ）の温度は、２０５℃、＋／−１５℃に制御した；樹脂材料の処理量（Ｑ）は、表に一時間当たりのポンドで示した；押出スクリューは、一分間当たりの回転数（ｒｐｍ）で示される（Ｎ）で操作した；製造中に追加した水の量は、Ｑに基づいて％として表に記載した；水は正の圧力下、示した位置で製造工程に計量しながら供給した：”＠溶融”は、固体の供給原料が溶融体に変わる位置を意味し、更に、”溶融後”は、そこから下流の位置を意味する；いくつかの実験については、水を両方の位置で加えた。本発明の製造方法の脱蔵段階の圧力は、表にＰとして示した；スクリーンパック（ｓｃｒｅｅｎ ｐａｃｋ）の使用も同様に示した。分散値は、分散していない粒子の現実の数であり、また、ＤＶ（又は脱蔵）圧は、Ｐｓｉａで示した；ＳＭＥは、押出物に与えられたｋＷｈ／ｋｇで表される特定の機械的エネルギーを意味する。
【００１６】
下記の表に、これらの実験結果をまとめた。
【表１】

＊：実施例１１及び１２については、スクリーンパック２０／４０／１００／４０／２０を使用した。
ａ：値は、二回の試験結果の平均値で示した。
【００１７】
上記結果は、本発明の製造方法によって製造された生成物（生産品又は製品）の有利な性質を明確に示す。一般的に与えられた（又は入力された）機械的エネルギーの全ては、熱エネルギーに変換され、そのような変換によって、樹脂の劣化と黄色度指数（ＹＩ）の増加がもたらされるが、本発明の製造方法は、良好な分散−分散していない大きな粒子の数が少ないことで表される−と低下したＹＩ値をもたらす。
【００１８】
本発明を説明する目的で、詳細に上述したが、そのような詳細な説明は単に説明することを目的とするものであり、特許請求の範囲によって制限され得ることを除いて、本発明の精神及び範囲から離れることなく、当業者であれば変更することができることを理解するべきである。

Claims (14)

1. （ｉ）固体材料系を、該固体材料系の溶融体を製造できるように設計された条件で動作する押出機に導入すること、
   （ｉｉ）約２％より多いレベルに該溶融体の水分量をもたらすように計算された量の水を該溶融体に加え、湿った溶融体を製造すること、並びに
   （ｉｉｉ）乾燥した溶融体を製造するために該湿った溶融体を脱蔵すること
   を含む熱可塑性成形組成物の製造方法であって、
   該乾燥溶融体は、０．３％以下の含水量（該％は、該材料系の重量に対するものである）を有し、
   該材料系から、エチレン性不飽和カルボン酸もしくはその誘導体でグラフトされたポリオレフィンは除かれる製造方法。
2. 材料系は、少なくとも一種のポリマーの連続相と、該連続相に相溶しない少なくとも一種の不連続相を含む請求項１記載の製造方法。
3. ポリマーの連続相は、（コ）ポリオレフィン及び（コ）ポリスチレンから成る群から選択される少なくとも一種を含んで成る請求項２記載の製造方法。
4. ポリマーの連続相は、アクリロニトリルと、ポリスチレン及び／又はα−メチルスチレンとのコポリマーを含んで成る請求項２記載の製造方法。
5. 不連続相は、（コ）ポリブタジエン、（コ）ポリアクリレート、ＳＢＲ、ＥＰゴム、ＥＰＤＭゴムから成る群から選択される少なくとも一種である請求項２記載の製造方法。
6. 材料系は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、アクリロニトリル−アクリレート−スチレン（ＡＳＡ）及びアクリロニトリル−ＥＰＤＭ−スチレン（ＡＥＳ）から成る群から選択される少なくとも一種である請求項１記載の製造方法。
7. 不連続相は、常套の機能性添加剤から成る群から選択される少なくとも一種である請求項２記載の製造方法。
8. 請求項１記載の製造方法によって製造された乾燥溶融体。
9. 請求項６記載の製造方法によって製造された乾燥溶融体。
10. 押出機は、二軸スクリュー押出機である請求項１記載の製造方法。
11. （ｉ）で導入される固体材料系は、含水量が０．８％より少ない請求項１記載の製造方法。
12. （ｉ）で導入される固体材料系は、含水量が０．５％より少ない請求項１記載の製造方法。
13. 該（ｉｉ）で該溶融体に導入される水の量は、２〜８％である請求項１記載の製造方法。
14. 乾燥溶融体は、０．３％より少ない量で水を含む請求項１０記載の製造方法。