JP2006028227A - 着色剤組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い隠蔽性を有する着色成形品を与える着色剤組成物を提供すること。
【解決手段】 顔料０．０１〜６０％（質量）とエラストマー成分０．０１〜６０％（質量）と分散剤０．０１〜４０％（質量）とを混練した後、該混練物とポリプロピレン樹脂０．０１〜９９．９７％（質量）とを混練することを特徴とする着色剤組成物の製造方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ポリプロピレン樹脂を成形加工と同時に着色し得る着色剤組成物の製造方法であって、特にエラストマー成分を含有し、隠蔽性に優れた着色成形品を与える着色剤組成物の製造方法に関する。

近年、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、ユリア樹脂などの熱硬化性樹脂などの各種合成樹脂は、工業材料および日常の家庭生活において便利で有用な材料として各種製品に広く利用されている。

これら樹脂の着色に際しては、従来、樹脂と顔料とを押出機などで溶融混練して着色樹脂ペレットとし、これを成形して着色する方法、あるいは未着色ペレットと顔料とを成形時に混練し、成形加工と同時に着色する方法などが用いられている。

しかし、これらの着色方法では顔料が樹脂中に均一に分散されず、着色が不均一になるばかりか、成形品の表面も不均一となって滑らかに成形されないという欠点を有している。

そこで、最近では、成形すべき樹脂と同一の樹脂に顔料を混練して得られる着色剤組成物、すなわち、ドライカラー、マスターバッチなどが工業的に多く利用されている。これらドライカラーやマスターバッチは、この中に使用された樹脂と同種の樹脂に混練され、成形加工と同時に着色を行うものである。

しかし、これらの顔料および着色剤組成物を使用して着色した場合、樹脂に分散させる顔料粒子の粒径とその隠蔽性は相反する関係にあるため、粒径の小さな顔料においては隠蔽性が落ち、隠蔽性を高めるためには顔料添加量を高くすることが必要である。顔料のコストは、上記の各種合成樹脂と比べ高いため、コストアップの要因となっている。

ポリプロピレン樹脂などの結晶質樹脂にエラストマー成分などの非晶質物質を混合した際、海島構造と呼ばれるミクロ相分離状態になることが報告されている。

カーボンブラックなどの顔料を、これらの混合物に分散させた場合、顔料はその非晶質物質のみに存在し、着色相を形成する。この際、そのミクロ相分離状態にある非晶質物質の存在粒径にあった着色粒径が得られる。

そこで、本発明の目的は、これらの性質を利用し、高い隠蔽性を有する着色成形品を与える着色剤組成物を提供することにある。

上述の目的は以下の本発明によって達成される。
１．顔料０．０１〜６０％（質量）とエラストマー成分０．０１〜６０％（質量）と分散剤０．０１〜４０％（質量）とを混練した後、該混練物とポリプロピレン樹脂０．０１〜９９．９７％（質量）とを混練することを特徴とする着色剤組成物の製造方法。尚、上記の「％（質量）」は着色剤組成物を「１００％（質量）」とした時の各成分の割合を示す。
２．前記ポリプロピレン樹脂のＭＩが、０．１〜３０（１９０℃、２．１６Ｋｇ）である前記１に記載の着色剤組成物の製造方法。
３．前記顔料が、無機顔料の群から選択される一種または複数種である前記１に記載の着色剤組成物の製造方法。

４．前記顔料が、カーボンブラックである前記１に記載の着色剤組成物の製造方法。
５．前記エラストマー成分のＭＩが、０．１〜５０（１９０℃、２．１６Ｋｇ）である前記１に記載の着色剤組成物の製造方法。
６．前記エラストマー成分が、超低密度ポリエチレンである前記１に記載の着色剤組成物の製造方法。

７．前記分散剤が、脂肪酸エステル系分散剤ワックスである前記１に記載の着色剤組成物の製造方法。
８．前記脂肪酸エステル系分散剤ワックスが、アマイド系ワックスである前記７に記載の着色剤組成物の製造方法。

本発明の着色剤組成物は、ポリプロピレン樹脂と顔料とエラストマー成分と分散剤とを所定の比率で配合し所定の順序で混練することにより得られる。該着色剤組成物によれば、隠蔽性が良好な着色成形品を与えることができる。

次に発明を実施するための最良の形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
本発明の製造方法は、先ず所定量の顔料と所定量のエラストマー成分と所定量の分散剤とを混練した後、該混練物と所定量のポリプロピレン樹脂とを混練することを特徴とする。
本発明に用いられるポリプロピレン樹脂としては、従来から用いられている通常のポリプロピレン樹脂であり、例えば、ホモポリマー、ブロックコポリマー、ランダムコポリマーのポリプロピレン樹脂が挙げられる。本発明ではこれらのポリプロピレン樹脂を単独であるいは複数種を組み合わせて使用される。

上記ポリプロピレン樹脂のうちでは、特にメルトインデックス（ＭＩ）が、０．１〜３０（１９０℃、２．１６Ｋｇ）のホモポリマーが好適である。より好ましいＭＩは１０〜２０である。上記ＭＩが０．１より小さい場合は、着色剤組成物と被着色材料との混練による混合が難しく、充分なミクロ相分離状態が得られないので好ましくない。一方、ＭＩが３０を超えると、着色剤組成物を押出機でペレット化する時の加工性が低下するので好ましくない。

さらに、本発明に用いられる顔料としては、例えば、酸化チタン、べんがら、鉛丹、カーボンブラックなどの無機顔料が挙げられる。本発明ではこれら無機顔料を単独で、あるいは複数種を組み合わせて使用される。特にカーボンブラックが好ましい。

さらに、本発明に用いられるエラストマー成分としては、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・ブテンゴムおよび超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）などが挙げられる。特にＭＩが０．１〜５０（１９０℃、２．１６Ｋｇ）の超低密度ポリエチレンが好適である。より好ましいＭＩは２０〜４０である。上記ＭＩが０．１より小さい場合は、着色剤組成物と被着色材料と混練による混合が難しく、着色成形品において充分なミクロ相分離状態が得られないので好ましくない。一方、ＭＩが５０を超えると、着色剤組成物のバンバリーミキサーなどでの混練時の加工性が低下するので好ましくない。

さらに、本発明に用いられる分散剤としては脂肪酸エステル系分散剤ワックスであるアマイド系ワックスなどが挙げられる。

本発明の着色剤組成物は上記成分を必須成分とする。ポリプロピレン樹脂は着色剤組成物中において０．０１〜９９．９７％（質量）を占める割合であり、好ましくは４０〜６０％（質量）を占める割合である。ポリプロピレン樹脂が０．０１％（質量）未満では、着色剤組成物のポリプロピレン樹脂への混合性が劣り加工性の点で好ましくない。一方、ポリプロピレン樹脂が９９．９７％（質量）を超えると、着色成形品においてミクロ相分離状態をとることが難しくなるので好ましくない。

顔料は着色剤組成物中において０．０１〜６０％（質量）を占める割合であり、好ましくは２０〜４０％（質量）を占める割合である。顔料が０．０１％（質量）未満では、着色剤組成物の着色力が低く、着色剤としても機能がなくなるので好ましくない。一方、顔料が６０％（質量）を超えると、着色剤組成物と被着色材料であるポリプロピレン樹脂との混合性が悪くなるので好ましくない。

また、エラストマー成分は着色剤組成物中において０．０１〜６０％（質量）を占める割合であり、好ましくは２０〜４０％（質量）を占める割合である。エラストマー成分が０．０１％（質量）未満では、着色成形品においてミクロ相分離状態をとることが難しくなるので好ましくない。一方、エラストマー成分が６０．０％（質量）を超えると、着色剤組成物と被着色材料であるポリプロピレン樹脂との混合性が悪くなるので好ましくない。

また、分散剤は、着色剤組成物中において０．０１〜４０％（質量）を占める割合であり、好ましくは０．１〜３％（質量）を占める割合である。分散剤が０．０１％（質量）未満では、分散剤の効果が不充分で顔料が分散不良となるので好ましくない。一方、分散剤が４０．０％（質量）を超えると、バンバリーミキサーでの着色剤組成物の加工時の加工性が悪くなるので好ましくない。

なお、本発明の着色剤組成物は上記成分以外に他の任意の成分、例えば、滑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤などの添加剤を必要に応じて添加してもよい。

上述の組成からなる本発明の着色剤組成物は、実用的には、前記した組成比で顔料とエラストマー成分と分散剤とをバンバリーミキサーなどの混練機を用いて混練して混練物を得る。この際の混練温度は１００〜２００℃が好ましい。次いで、得られた混練物を前記した組成比でポリプロピレン樹脂とともに押出機などの適当な混練機で溶融混練することで得られる。この際の混練温度は１５０〜２５０℃が好ましい。このような着色剤組成物は着色剤マスターバッチとして使用され、特にポリプロピレン樹脂の着色成形に有用であり、高い隠蔽性と優れた表面平滑性を有する着色成形品が得られる。

上述の着色剤マスターバッチによる未着色ポリプロピレン樹脂の着色成形は、該着色剤マスターバッチを最終成形品に要求される着色濃度に従って、未着色ポリプロピレン樹脂と混合し、各種の押出機、射出成形機などにより１５０℃〜３００℃の温度で行なうことができ、例えば、板状、フィルム状などの成形品が得られる。

以下、本発明の実施例を挙げ、比較例と比較しながら本発明を詳述する。なお、実施例および比較例中、「部」は質量部であり、「％」は質量％である。

実施例１
カーボンブラック３５．０部、エラストマー成分（ＶＬＤＰＥ ＭＩ：２０）３４．０部、アマイド系分散剤ワックス０．８部および酸化防止剤０．２部をバンバリーミキサーを用いて混練する。

得られた混練物７０部と、ポリプロピレン樹脂（ホモポリマー ＭＩ：１８）３０部とをヘンシェルミキサーで充分に混合後、押出機を用い、１５０℃〜２５０℃の温度で押出し混練造粒し、３×３ｍｍの大きさの円柱状着色剤マスターバッチを得る。

この着色剤マスターバッチ５部を上記ポリプロピレン樹脂１００部と混合し、型締め圧力５０トンの射出成形機を用いて、１８０℃〜２２０℃の温度で成形加工と同時に着色し、５０×６０×２ｍｍの成形板を得る。この成形板について目視で隠蔽性を観察し、結果を表１に示した。

また、この成形板をカミソリなどを用いて切断し、その切断面を電子顕微鏡を用いて観察し、顔料−エラストマー成分のミクロ相分離状態を確認した。その結果を表１に示す。なお、表１中、１〜５はそれぞれ隠蔽性およびポリプロピレン樹脂中の顔料−エラストマー成分のミクロ相分離状態の程度を表し、数値が大きいほど良好であることを意味する。

表１から明らかなように、実施例１にかかる成形板は隠蔽性が良好である。また、実施例１のポリプロピレン樹脂中の顔料−エラストマー成分のミクロ相分離状態も良好である。

実施例２
べんがら３５．０部、エラストマー成分（ＶＬＤＰＥ ＭＩ：２０）３４．０部、アマイド系分散剤ワックス０．８部および酸化防止剤０．２部をバンバリーミキサーを用いて混練する。

得られた混練物７０部と、ポリプロピレン樹脂（ホモポリマー ＭＩ：１８）３０部とをヘンシェルミキサーで充分に混合の後、押出機を用い、１５０℃〜２５０℃の温度で押出し混練造粒し、３×３ｍｍの大きさの円柱状着色剤マスターバッチを得る。

この着色剤マスターバッチ５部を上記ポリプロピレン樹脂１００部と混合し、型締め圧力５０トンの射出成形機を用いて、１８０℃〜２２０℃の温度で成形加工と同時に着色し、５０×６０×２ｍｍの成形板を得る。この成形板について目視で隠蔽性を観察し、結果を表１に示した。

また、この成形板をカミソリなどを用いて切断し、その切断面を電子顕微鏡を用いて観察し、顔料−エラストマー成分のミクロ相分離状態を確認した。その結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例２にかかる成形板は隠蔽性が良好である。また、実施例２のポリプロピレン樹脂中の顔料−エラストマー成分のミクロ相分離状態も良好である。

比較例１
実施例１と同じカーボンブラック３５．０部、ポリプロピレン樹脂（ホモポリマー ＭＩ：１８）６４部、アマイド系分散剤ワックス０．８部および酸化防止剤０．２部をバンバリーミキサーを用いて混練する。

得られた混練物を押出機を用い、１５０℃〜２５０℃の温度で押出し混練造粒し、３×３ｍｍの大きさの円柱状着色剤マスターバッチを得る。

この着色剤マスターバッチ５部を上記ポリプロピレン樹脂１００部と混合し、型締め圧力５０トンの射出成形機を用いて、１８０℃〜２２０℃の温度で成形加工と同時に着色し、５０×６０×２ｍｍの成形板を得る。この成形板について目視で着色濃度（隠蔽性）を観察し、結果を表２に示した。

表２から明らかなように、エラストマー成分を含まない比較例１の配合では充分な隠蔽性がない。

比較例２
実施例１と同じカーボンブラック３５．０部、エラストマー成分（ＶＬＤＰＥ ＭＩ：２０）６４部、アマイド系分散剤ワックス０．８部および酸化防止剤０．２部をバンバリーミキサーを用いて混練する。

得られた混練物を押出機を用い、１５０℃〜２５０℃の温度で押出し混練造粒し、３×３ｍｍの大きさの円柱状着色剤マスターバッチを得る。

この着色剤マスターバッチ５部を前記ポリプロピレン樹脂１００部と混合し、型締め圧力５０トンの射出成形機を用いて、１８０℃〜２２０℃の温度で成形加工と同時に着色し、５０×６０×２ｍｍの成形板を得る。この成形板について目視で隠蔽性を観察し、結果を表２に示した。

また、この成形板をカミソリなどを用いて切断し、その切断面を電子顕微鏡を用いて観察し、顔料−エラストマー成分のミクロ相分離状態を確認した。その結果を表２に示す。

表２から明らかなように、ポリプロピレン樹脂を含まない比較例２の配合では隠蔽性が充分でない。また、ポリプロピレン樹脂中の顔料−エラストマー成分のミクロ相分離状態が不充分である。

比較例３
実施例２と同じべんがら３５．０部、エラストマー（ＶＬＤＰＥ ＭＩ：２０）３４部、ポリプロピレン樹脂（ホモポリマー ＭＩ：１８）３０部、アマイド系分散剤０．８部および酸化防止剤０．２部をバンバリーミキサーを用いて混練する。

得られた混練物を押出機を用い、１４０℃〜２３０℃の温度で押出し混練造粒し、３×３ｍｍの大きさの円柱状着色剤マスターバッチを得る。この着色剤マスターバッチ５部を上記ポリプロピレン樹脂１００部と混合し、型締め圧力５０トンの射出成形機を用いて、１６０℃〜１８０℃の温度で成形加工と同時に着色し、５０×６０×２ｍｍの成形板を得る。この成形板について目視で隠蔽性を観察し、結果を表２に示した。

また、この成形板をカミソリなどを用いて切断し、その切断面を電子顕微鏡を用いて観察し、顔料−エラストマー成分のミクロ相分離状態を確認した。その結果を表２に示す。

表２から明らかなように、あらかじめカーボンブラックとエラストマーを混練しない比較例１の混練方法では隠蔽性が充分でない。また、ポリプロピレン樹脂中の顔料−エラストマー成分のミクロ相分離状態が生じなかった。

以上の通り、本発明にかかる着色剤組成物は、ポリプロピレン樹脂と顔料とエラストマー成分と分散剤とを所定の比率で配合し、所定の順序で混練することにより得られ、該着色剤組成物によれば、隠蔽性が良好な着色成形品を与えることができる。

Claims (8)

1. 顔料０．０１〜６０％（質量）とエラストマー成分０．０１〜６０％（質量）と分散剤０．０１〜４０％（質量）とを混練した後、該混練物とポリプロピレン樹脂０．０１〜９９．９７％（質量）とを混練することを特徴とする着色剤組成物の製造方法。
2. 前記ポリプロピレン樹脂のＭＩが、０．１〜３０（１９０℃、２．１６Ｋｇ）である請求項１に記載の着色剤組成物の製造方法。
3. 前記顔料が、無機顔料の群から選択される一種または複数種である請求項１に記載の着色剤組成物の製造方法。
4. 前記顔料が、カーボンブラックである請求項１に記載の着色剤組成物の製造方法。
5. 前記エラストマー成分のＭＩが、０．１〜５０（１９０℃、２．１６Ｋｇ）である請求項１に記載の着色剤組成物の製造方法。
6. 前記エラストマー成分が、超低密度ポリエチレンである請求項１に記載の着色剤組成物の製造方法。
7. 前記分散剤が、脂肪酸エステル系分散剤ワックスである請求項１に記載の着色剤組成物の製造方法。
8. 前記脂肪酸エステル系分散剤ワックスが、アマイド系ワックスである請求項７に記載の着色剤組成物の製造方法。