JP2007161743A

JP2007161743A - 着色されたポリエチレンテレフタレート樹脂組成物ならびにその成形品

Info

Publication number: JP2007161743A
Application number: JP2005355723A
Authority: JP
Inventors: Junichi Yoshioka; 淳一吉岡; Yusuke Onoda; 雄介小野田
Original assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Artience Co Ltd
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】成形品表面のブツ、ブリード物がなく、ロール汚染、金型汚染、ダイリップへの目やに付着のない成形性に優れた樹脂組成物ならびに成形品を得る。
【解決手段】ポリエチレンテレフタレート樹脂１００重量部と、無機または有機顔料０．０１〜１０重量部と、ポリスチレン樹脂０．５〜５重量部、又は、無機または有機顔料０．０１〜７０重量部と、ポリスチレン樹脂３０〜９９．９重量部とを分散処理してなることを特徴とするポリエチレンテレフタレート樹脂着色用組成物。

Description

本発明はポリエチレンテレフタレート樹脂を着色する際、ポリスチレン樹脂と顔料を均一に溶融混練し分散処理した高濃度マスターバッチを予め作成し、成形時に添加することにより高い顔料分散性、低いロール汚染性、金型汚染性、ブリード性を達成しうるポリエチレンテレフタレート樹脂組成物ならびにその成形品を供することを特徴とする。

ポリエチレンテレフタレート樹脂はすぐれた耐熱性、機械物性、耐候性、透明性、ガスバリア性などの特徴により電子部品包装材、飲料ボトル、家電や自動車部品、繊維等幅広く使用されていることは周知の事実である。
それに伴い成形品の耐候性向上、包装材として使用する際の内容物の保護、意匠性の向上を目的とし顔料を多量に成形品中に溶融混練し添加することが必要となる場合がある。

しかしながら、ポリエチレンテレフタレート樹脂は溶融後の粘度が比較的低く、顔料を溶融混練する際に一般的に用いられる混練機、例えば単軸ないしは２軸押出機を用いた場合には十分な顔料分散性が得られず、また、バッチ式で高せん断での混練が可能なバンバリーミキサーを用いた場合には、ポリエチレンテレフタレート樹脂の融点が２５０〜２６０℃と高いため、せん断発熱によるゲル化が困難であり混練が出来ない。

高せん断による高度な顔料分散性が得られる分散機である３本ロールによる顔料と液状物、例えばアジピン酸エステル等の液状の可塑剤を分散剤として使用し、ペースト状の着色剤を作成、成形時に添加し成形品を着色することも考えられるが、ペースト状着色剤の添加量が多くなると成形時にスリップが生じること、金型汚染やブリードが生じることから好ましくない。

これらの欠点を克服すべく特許文献１には低分子量ポリエステル樹脂とカルボン酸変性ポリオレフィンワックスならびにモンタン酸ケン化物を分散剤とし、３本ロールで高せん断下での顔料分散をおこない高度な分散性を有する分散体を用いマスターバッチを作成し成形に供することが述べられている。
しかしながらこの分散体は、前述のペースト状着色剤よりは改善されているものの、成形品中に高濃度に含有させると例えばシート成形時にロール汚染が発生すること、射出成形時に金型汚染が発生すること、成形品表面にブリードが生じること、押出成形時にダイリップへの目やに付着がありロングラン性が悪いことが分散剤として低分子量物を含む故発生してしまうことは依然として避けられなかった。

特許３０７７４４８号公報

本発明は、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびその成形品に高濃度に顔料を高分散させるため、ポリスチレン樹脂を分散剤として使用したマスターバッチを予め作成後、成形時に添加し、成形時の金型汚染、ロール汚染、ダイリップの目やに発生、成形品のブリード発生等のトラブルなしに所望の着色成形品を提供する。

本発明は、ポリエチレンテレフタレート樹脂１００重量部と、無機または有機顔料０．０１〜１０重量部と、ポリスチレン樹脂０．５〜５重量部とを分散処理してなることを特徴とするポリエチレンテレフタレート樹脂着色用組成物に関する。

更に本発明は、無機または有機顔料０．０１〜７０重量部と、ポリスチレン樹脂３０〜９９．９重量部とを分散処理してなることを特徴とするポリエチレンテレフタレート樹脂着色用組成物に関する。

更に本発明は、ポリスチレン樹脂が２００℃、４９Nでのメルトフローインデックスが１〜１００ｇ／１０ｍｉｎの範囲である上記ポリエチレンテレフタレート樹脂着色用組成物に関する。

更に本発明は、上記着色用組成物をポリエチレンテレフタレート樹脂に添加し溶融混練した成型品に関する。

本発明は、成形品に顔料を高濃度且つ高分散させる際、分散剤としてポリスチレン樹脂を使用することにより、ポリエチレンテレフタレート樹脂に直接顔料を分散させた際に生じる不具合、具体的には顔料の分散不良による成形品表面へのブツ発生や繊維を紡糸する際に生じるフイルター目つまりや糸切れによる紡糸不良がないことが挙げられる。
また分散剤としてポリエチレンテレフタレート樹脂を使用し、高温で混練加工する際、顔料、特に無機顔料で水分を多量に含有する酸化チタン、チタンイエロー、弁柄、群青、カーボンブラック等を２軸押出機で混練すると、その水分によりポリエチレンテレフタレート樹脂の加水分解を促進し極限粘度（ＩＶ値）を低下させてしまうこともない。

更に、分散剤として特許文献１に示される様な低分子量物を分散剤として使用すると、加水分解によるポリエチレンテレフタレート樹脂のＩＶ値低下はなく、高濃度の顔料を高分散させることは可能である。しかしながら分散剤が低分子量物故に生じる不具合、具体的には成形品表面への分散剤のブリード、ロール汚染、金型汚染、ダイリップでの目やに発生があるが、本発明品は高度に分散された顔料を安定的に成形品に含有せしめることが出来る。

本発明に用いられる分散剤としてのポリスチレン樹脂は、元来、ポリエチレンテレフタレート樹脂を始め芳香族ポリエステル系樹脂と相溶性が良く、且つ非晶性樹脂であるが故ポリエチレンテレフタレート樹脂に見られるような融点より高い温度での急激な粘度低下がない。また、加熱による粘度変化が緩慢なことや加水分解が生じないため熱可塑性樹脂で一般的に用いられるような混練機、例えば単軸ないしは２軸押出機やＦＣＭ、コ二ーダー等の連続式混練機やバンバリーミキサーやニーダー等のバッチ式混練機により顔料を高濃度で含有させながら高分散させマスターバッチとして製造することが可能である。

ポリスチレン樹脂の流動性は前述条件にて測定されたＪＩＳＫ７２１０測定温度２００℃、荷重４９Nでの条件で測定されたメルトフローレートが１〜１００ｇ／１０ｍｉｎの範囲が好ましい。メルトフローレートが１ｇ／１０ｍｉｎ以下では、溶融時のポリエチレンテレフタレート樹脂へのほぐれ性が悪く、成形品表面へのブツや凹凸、スジ発生が見られるため好ましくない。また、メルトフローレートが１００ｇ／１０ｍｉｎ以上では、溶融時の粘度が低くなり顔料の分散性が不十分になること、ポリスチレン樹脂が低分子量化するため成形品表面へのブリード、ロール汚染、金型汚染、ダイリップでの目やに発生が生じるため特許文献１と同様な弊害が生じる恐れがあるため好ましくない。

ポリスチレンの種類は基本的にどれでも使用可能であるが、ポリエチレンテレフタレート樹脂の成形温度が概ね２８０℃前後と高温であることから、ブタジエンゴムを含む耐衝撃ポリスチレン（ＨＩＰＳ）よりスチレンポリマーのみから構成される一般用ポリスチレン（ＧＰＰＳ）が、ブタジエンゴムの高温による架橋劣化によるブツ発生を心配する必要がないため好ましい。

分散剤として使用される本発明中のポリスチレン樹脂の添加量はポリエチレンテレフタレート樹脂１００重量部に対し０．５〜５重量部の範囲であることが好ましい。なぜなら添加量が０．５重量部を下回ると、マスターバッチとした際の成形時の添加量が少なくなり、成形品への色ばらつき発生を引き起こしてしまうため好ましくないからである。また、ポリスチレン樹脂の添加量が５重量部を超えると、ポリエチレンテレフタレート樹脂が本来有している耐熱性、機械物性、ガスバリヤ性を悪化させてしまうため好ましくない。

本発明に用いられる顔料は従来から普遍的に用いられるプラスチック着色用顔料が好ましく、且つ２８０℃の成形温度でも変色が極力ないものであれば更に好ましい。

具体的には無機顔料として二酸化チタン、チタンイエロー、黄鉛、群青、弁柄、鉄黒、クロムグリーン、硫化カドミウム、コバルトブルー、カーボンブラック等が挙げられる。また、有機顔料としてはポリアゾイエロー、イソインドリノンイエロー、キナクリドンレッド、ペリレンレッド、ポリアゾレッド、アンスラキノンレッド、フタロシアニングリーン、フタロシアニンブルー、ジオキサジンバイオレッド等が挙げられる。

顔料の添加量はポリエチレンテレフタレート樹脂１００重量部に対し０．０１〜１０重量部であることが好ましい。添加量が０．０１重量部を下回ると成形品へ十分な着色力が得られないため好ましくない。また、添加量が１０重量部を超えると成形品の機械物性、特に衝撃強度や引張伸びが低下するため好ましくない。

又、顔料とポリスチレンからなる着色剤組成物では、顔料とポリスチレンの合計量に対する顔料の配合量が０．０１〜７０重量％である。顔料の配合量がこれ以上多くなると顔料のポリスチレンに対する分散性が低下し、ペレットの成型性が低下するので好ましくない。

また、本マスターバッチに顔料以外の添加剤、例えば酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、滑剤、難燃剤、無機フィラー等の物質を添加しても良い。

ここで言うプラスチック添加剤とは酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、帯電防止剤、難燃剤、着色剤等を示し、また、プラスチック充填材としては主に剛性や耐熱性向上のための無機フイラーが含まれる。

酸化防止剤としては樹脂の加工時の熱劣化防止のためフェノール系、リン系、硫黄系、ラクトン系からなる酸化防止剤を単独または複合化して添加すればよく、屋外用途で耐候性が必要な場合は紫外線吸収剤や光安定剤としてベンゾフェノン系、サルシレート系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系、ヒンダートアミン系化合物が用いれば良い。混練時および成形時の滑性付与をおこなうために用いられる滑剤としては、変性ポリオレフィンワックス、高級脂肪酸金属塩もしくはアミド、エステル化合物を添加すれば良い。帯電防止剤としては成形品の埃付着を防止するため成形品表面へ空気中の水分を付着させることにより成形品の表面抵抗値を低下させる作用がある。具体的にはノニオン系界面活性剤が好適に用いられ、アミン化合物やグリセライド、およびその複合物、また近年永久帯電防止剤としてポリアミドエラストマーを主成分とするポリマーを使用することも可能である。難燃剤としては、主に有機ハロゲン化合物、さらに好適には芳香族臭素系化合物と三酸化アンチモンの組み合わせや無機および有機りん系難燃剤が好適に用いられる。

無機フイラーとしては炭酸カルシウム、タルク、沈降性硫酸バリウム、マイカ、カオリンクレー、ハイドロタルサイト、ケイソウ土、酸化マグネシウムや酸化アルミニウム等の金属酸化物等が挙げられる。

本発明で得られたマスターバッチはポリエチレンテレフタレート樹脂成形時に直接添加して成形に供することは勿論、予めポリエチレンテレフタレート樹脂と単軸ないしは２軸押出機にて混練した後、成形に供することも可能である。

本発明の成形方法はポリエチレンテレフタレート樹脂で一般的に用いられる成形方法を採用することができる。具体的には射出成形、フイルム、シート成形、ブロー成形、異形押出成形、紡糸等が挙げられる。また、シート成形されたシートを真空成形等で後加工することも何ら問題ない。

これら添加剤ならびに充填材は粉状の場合、本報記載の発泡剤を含んだ樹脂組成物に含有させる方法が有効である他、ナチュラル樹脂に事前に混練する方法、添加剤を予めマスターバッチ化して添加する方法等が有効である。
以下に実施例、比較例を記す。内容は表１に記載した。

１）ポリエチレンテレフタレート樹脂（日本ユニペット社製ユニペットＲＴ５４３極限粘度＝０．７２、融点２５５℃）１００重量部に対し、２）ポリスチレン（日本ポリスチレン社製ポリスチレン６７９、メルトフローレート＝１９ｇ／１０ｍｉｎ）６重量部、カーボンブラック（三菱化学社製三菱カーボン４４B、一次粒子径＝２４ｎｍ、ＤＢＰ吸油量＝７６ｃｃ／１００ｇ）４重量部となるよう（即ち１０重量部）２）の部分のみで２軸押出機（池貝社製ＰＣＭ３０、シリンダ口径＝３０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４３．５）での混練をおこなうべく２００℃のシリンダ温度に設定後、８０メッシュの金網を装填し、その先端に直径３ｍｍの穴を３本有するダイを装着した。
上記押出機に２）の配合物を供給し、スクリュー回転数＝２００ｒ．ｐ．ｍ．にて混練をおこないダイ穴からストランドを得た。得られたストランドは水冷後、ロータリーカッターにて円柱状のペレットとしてカットし、マスターバッチとした。

次に、得られたマスターバッチを前述のとおりポリエチレンテレフタレート樹脂１００重量部に対し１０重量部添加し混合後、Ｔダイ成形機（東洋精機社製ラボプラストミル、シリンダ口径＝２０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝２０）により２８０℃のシリンダ温度に設定後、８０メッシュの金網を装填し、その先端に幅＝１５０ｍｍのコートハンガーダイを装着した成形機に供給し、厚さ８０ミクロンのシートを得た。
得られたシートは目視で確認できるブツがなく、外観も良好でシート成形中のロール汚染、目やに発生もなく成形性も良好であった。

実施例１で使用したポリエチレンテレフタレート樹脂１００重量部の部分を、ポリエチレンテレフタレート樹脂７０重量部、非晶性ポリエチレンテレフタレート共重合樹脂（イーストマン社製ＰＥＴ−Ｇ６７６３極限粘度＝０．７６、融点＝なし）に変えた他は実施例１と同様の所作をおこなった。
得られたシートは実施例１と同様、目視で確認できるブツがなく、外観も良好でシート成形中のロール汚染、目やに発生もなく成形性も良好であった。

［比較例１］１）実施例１で使用したポリエチレンテレフタレート樹脂１００重量部に対し、２）同様のポリエチレンテレフタレート樹脂６重量部、実施例１で使用したカーボンブラック４重量部となるよう（即ち１０重量部）２）の部分のみで２軸押出機（池貝社製ＰＣＭ３０、シリンダ口径＝３０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４３．５）での混練をおこなうべく２８０℃のシリンダ温度に設定後、８０メッシュの金網を装填し、その先端に直径３ｍｍの穴を３本有するダイを装着した。
得られたマスターバッチは、実施例１と同様の方法により上記配合にてシート成形したがシート表面への目視で観察できる大きさのブツが多いことがわかった。

［比較例２］１）ポリエチレンテレフタレート樹脂１００重量部に対し、２）低分子量ポリエステル共重合体（東洋紡績社製バイロンＧＭ９００、融点１１５℃）４重量部、カルボン酸含有ポリオレフィンワックスの中和物（アライドケミカル社製ＡＣポリエチレン２８５Ａ、中和率＝５０％）１．５重量部、モンタン酸の部分ケン化物（ビーエーエスエフ社製ＬｕｗａｘＯＰ、ケン化価約１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ）０．５重量部、実施例１で使用したカーボンブラック４重量部となるよう（即ち１０重量部）２）の部分のみで３本ロールミル（井上製作所社製ＳＨ型ロール胴直径＝４３／４インチ）にて１２０℃に加熱して混練した。
得られたフレーク状混練物は最大粒子径がおよそ３ｍｍとなるべく粗粉砕し、実施例１と同様の方法にてシート成形したが、シート表面への目視で観察できるブツはないものの若干のブリード物によりシート成形機の白色物によるロール汚染が見られたこと、成形直後から目やにの発生が見られたことがわかった。

Claims

ポリエチレンテレフタレート樹脂１００重量部と、無機または有機顔料０．０１〜１０重量部と、ポリスチレン樹脂０．５〜５重量部とを分散処理してなることを特徴とするポリエチレンテレフタレート樹脂着色用組成物。
無機または有機顔料０．０１〜７０重量部と、ポリスチレン樹脂３０〜９９．９重量部とを分散処理してなることを特徴とするポリエチレンテレフタレート樹脂着色用組成物。
ポリスチレン樹脂が２００℃、４９Nでのメルトフローインデックスが１〜１００ｇ／１０ｍｉｎの範囲である請求項１又は２記載のポリエチレンテレフタレート樹脂着色用組成物。
請求項１ないし３いずれか記載の着色用組成物をポリエチレンテレフタレート樹脂に添加し溶融混練した成型品。