JP2020033517A - 熱可塑性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】二軸押出機を用いて熱可塑性樹脂80重量%〜99重量%及び添加剤20重量%〜1重量%を含む熱可塑性樹脂組成物を製造する製造方法であって、押出機のシリンダ内の混練室に熱可塑性樹脂及び添加剤を供給する工程と、混練室内で熱可塑性樹脂及び添加剤を混練して熱可塑性樹脂組成物を得る工程と、シリンダの吐出口から熱可塑性樹脂組成物を吐出させる工程と、を含み、混練室に供給される添加剤が最大長が1mm以上5mm以下の粒子形状を有し、吐出口から吐出される熱可塑性樹脂組成物の温度が所定範囲にあり、シリンダの所定の区間におけるシリンダ温度が所定範囲にある、熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【選択図】図1
Description
すなわち、本発明は、下記のものを含む。
前記シリンダが、前記スクリューを収納した混練室、前記混練室に前記熱可塑性樹脂及び前記添加剤を供給できる原料供給口、及び、前記熱可塑性樹脂組成物を吐出できる吐出口を有し、
前記製造方法が、
前記原料供給口を通して前記混練室に、前記熱可塑性樹脂及び前記添加剤を供給する工程と、
前記混練室内で前記熱可塑性樹脂及び前記添加剤を混練して前記熱可塑性樹脂組成物を得る工程と、
前記吐出口から前記熱可塑性樹脂組成物を吐出させる工程と、を含み、
前記原料供給口を通して前記混練室に供給される前記添加剤が、最大長が1mm以上5mm以下の粒子形状を有し、
前記吐出口から吐出される前記熱可塑性樹脂組成物の温度T1が、Tg+100℃以上、Tg+200℃以下であり、
前記原料供給口の中心からの距離が前記スクリューのスクリュー径の2倍以上10倍以下の区間における前記シリンダの温度T2が、前記添加剤の融点Mp以下である、熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
〔2〕 前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度Tgが、90℃以上200℃以下であり、
前記添加剤の融点Mpが、80℃以上300℃以下である、〔1〕に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
〔3〕 前記熱可塑性樹脂が、脂環式構造を含有する重合体を含む、〔1〕又は〔2〕に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
〔4〕 前記添加剤が、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤及びベンゾフェノン系紫外線吸収剤からなる群から選ばれる少なくとも1種である、〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
(1.1.概要)
本発明の一実施形態に係る熱可塑性樹脂組成物の製造方法では、複数のスクリューを備える押出機を用いて、ガラス転移温度Tgを有する熱可塑性樹脂及び融点Mpを有する添加剤を所定の比率で混練して、これらの熱可塑性樹脂及び添加剤含む熱可塑性樹脂組成物を製造する。
図1は、本発明の一実施形態として製造方法で用いる二軸押出機100を、その一部を破断して示す模式的な側面図である。ただし、図1では、複数のスクリュー120のうち一本のみを図示し、残りのスクリューの図示を省略する。図1に示すように、本実施形態では、2本のスクリュー120を備える二軸押出機100を押出機として用いた例を示して説明する。この二軸押出機100は、シリンダ110と、このシリンダ110内に収納された2本のスクリュー120とを備える。
第一区間160は、原料供給口140の中心141からの距離Lが、スクリュー径φの2倍未満の区間を示す。すなわち、原料供給口140の中心141からの距離Lが「φ×2」となる部位を「第一境界部位P1」と呼ぶ場合、この第一境界部位P1よりも上流の区間が、第一区間160である。
本実施形態に係る二軸押出機100は、上述した構成を有する。この二軸押出機100を用いて熱可塑性樹脂組成物を製造する製造方法では、スクリュー120を回転させ、シリンダ110の温度を上述したように調整した状態で;
原料供給口140を通して混練室130に、熱可塑性樹脂及び添加剤を供給する工程(I)と;
混練室130内で熱可塑性樹脂及び添加剤を混練して、熱可塑性樹脂組成物を得る工程(II)と;
吐出口150から熱可塑性樹脂組成物を吐出させる工程と;
を行う。
第一区間160においてシリンダ110の温度は、熱可塑性樹脂のガラス転移温度Tgより高くてもよいが、好ましくは熱可塑性樹脂のガラス転移温度Tg以下である。よって、好ましくは、熱可塑性樹脂は第一区間160において粒子の形状を維持する。また、通常、第一区間160においてシリンダ110の温度は添加剤の融点Mp以下に設定されるので、添加剤は第一区間160において粒子の形状を維持する。そして、このような状態の熱可塑性樹脂及び添加剤が、スクリュー120によって混練されながら、下流へと移動させられる。
第二区間170においてシリンダ110の温度T2は、熱可塑性樹脂のガラス転移温度Tg以下であってもよいが、好ましくは熱可塑性樹脂のガラス転移温度Tgよりも高い。よって、好ましくは、第二区間170において熱可塑性樹脂の粒子の形状は失われ、溶融して流体状となる。また、通常、第二区間170においてシリンダ110の温度T2は添加剤の融点Mp以下に設定されるので、添加剤は第二区間170において粒子の形状を維持する。そして、このような状態の熱可塑性樹脂及び添加剤が、スクリュー120によって混練されながら、下流へと移動させられる。
第三区間180において、シリンダ110の温度は、熱可塑性樹脂のガラス転移温度Tgよりも高く設定されるので、熱可塑性樹脂は第三区間180において溶融した流体状となる。また、第三区間180においてシリンダ110の温度は添加剤の融点Mpより高く設定されるので、添加剤の粒子の形状は失われ、溶融して流体状となる。そして、このような状態の熱可塑性樹脂及び添加剤が、スクリュー120によって混練されながら、下流へと移動させられる。
例えば、吐出口150から外気中へと熱可塑性樹脂組成物が吐出された場合、その熱可塑性樹脂組成物は外気によって冷却され、硬化する。よって、熱可塑性樹脂組成物は、通常、固体状のストランドとして得られる。そこで、熱可塑性樹脂組成物の取り扱い性を高めるため、本実施形態に係る製造方法は、前記の熱可塑性樹脂組成物のストランドを切断してペレット状に加工する工程を含んでいてもよい。
熱可塑性樹脂としては、ガラス転移温度Tgを有する任意の樹脂を用いうる。熱可塑性樹脂のガラス転移温度Tgは、好ましくは90℃以上、より好ましくは100℃以上、特に好ましくは110℃以上であり、好ましくは200℃以下、より好ましくは190℃以下、特に好ましくは180℃以下である。前記の範囲のガラス転移温度Tgを有する熱可塑性樹脂を採用した場合に、熱可塑性樹脂組成物における異物の発生を効果的に抑制できる。
添加剤としては、融点Mpを有する任意の化合物を用いうる。添加剤の融点Mpは、熱可塑性樹脂のガラス転移温度Tgを基準とすると、好ましくはTg以上、より好ましくはTg+5℃以上、特に好ましくはTg+10℃以上であり、好ましくはTg+150℃以下、より好ましくはTg+100℃以下、特に好ましくはTg+80℃以下である。前記の範囲の融点Mpを有する添加剤を採用した場合に、熱可塑性樹脂組成物における異物の発生を効果的に抑制できる。
上述した製造方法で製造される熱可塑性樹脂組成物は、任意の成形物を製造するために用いることができ、特に、フィルム又はシートを製造するために好適に用いられる。特に、異物の量が少ないという利点を有効に活用する観点から、光学フィルムの材料として用いることが好ましい。
以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、別に断らない限り重量基準である。また、以下に説明する操作は、別に断らない限り、常温常圧大気中において行った。
(開環重合)
窒素で置換した反応器に、DCP、TCD及びMTFの混合物(DCP/TCD/MTF=55/40/5重量比)7部、並びに、シクロヘキサン1600部を加えた。前記のDCP、TCD及びMTFの混合物の量は、重合に使用するモノマー全量に対して重量1%である。
ここに、濃度0.65%の六塩化タングステンのシクロヘキサン溶液24.1部を添加して、55℃で10分間攪拌した。
得られた開環重合反応液を耐圧性の水素化反応器に移送した。この反応器に、ケイソウ土担持ニッケル触媒(日揮化学社製「T8400RL」、ニッケル担持率57%)1.4部、及び、シクロヘキサン167部を加え、180℃、水素圧4.6MPaで6時間、水素添加反応させた。この水素添加反応により、開環重合体の水素添加物を含む反応溶液を得た。この反応溶液から、ラジオライト#500を濾過床として、圧力0.25MPaで加圧濾過(石川島播磨重工社製、製品名「フンダバックフィルター」)によって水素添加触媒を除去し、無色透明な溶液を得た。
粉体状の添加剤(ADEKA社製の紫外線吸収剤「アデカスタブLA−31RG」;2,2’−Methylenebis[6−(2H−benzotriazol−2−yl)−4−(1,1,3,3−tetramethylbutyl)phenol];融点Mp=200℃)を用意した。
添加剤の種類を、酸化防止剤(ADEKA社製「アデカスタブHP−10」;2,2’−Methylenebis(4,6−di−tert−butylphenyl)2−ethylhexyl phosphite;融点Mp=148℃)に変更したこと以外は、製造例2と同じ操作により、(i)1mm以上5mm未満のサイズの粒子、及び、(ii)1mm未満のサイズの粒子の製造及び寸法測定を行った。
添加剤の種類を、硬化ひまし油(花王社製「カオーワックス85P」;融点Mp=85℃)に変更したこと以外は、製造例2と同じ操作により、(i)1mm以上5mm未満のサイズの粒子、及び、(ii)1mm未満のサイズの粒子の製造及び寸法測定を行った。
添加剤の種類を、酸化防止剤(ADEKA社製「アデカスタブAO−40」;6,6’−di−tert−butyl−4,4’−butylidenedi−m−cresol;融点Mp=210℃)に変更したこと以外は、製造例2と同じ操作により、(i)1mm以上5mm未満のサイズの粒子、及び、(ii)1mm未満のサイズの粒子の製造及び寸法測定を行った。
(二軸押出機を用いた樹脂組成物の製造)
図1に示すように、シリンダ110及びシリンダ110内に収納された2本のスクリュー120を備える二軸押出機(東芝機械社製「TEM37BS」)100を用意した。
押し出された樹脂組成物を水冷し、ペレタイザーによりカットして、樹脂組成物のペレットを得た。
スクリュー径20mmの単軸押出機と、この単軸押出機に装着されたT型ダイスとを備える押出成形装置を用意した。この押出成形装置を用いて、前記の樹脂組成物を、押出温度250℃でフィルム状に溶融押出した。押し出されたフィルム状の樹脂を、2本の冷却ドラム(直径100mm、ドラム温度110℃、引取り速度4m/分)に通して冷却し、厚み50μm、幅200mmの透明フィルムを得た。
異物の数が50個未満;○
異物の数が50個以上;×
製造例2で製造した1mm以上5mm未満のサイズの添加剤(ADEKA社製の紫外線吸収剤「アデカスタブLA−31RG」)の粒子の代わりに、製造例3で製造した1mm以上5mm未満のサイズの添加剤(ADEKA社製の酸化防止剤「アデカスタブHP−10」)の粒子を用いた。
また、COP樹脂及び添加剤の供給量の比率を、COP樹脂及び添加剤の合計100重量%に対する添加剤の量が、表1に示す値となるように変更した。
さらに、シリンダの第二区間の温度T2を、表1に示すように変更した。
以上の事項以外は、実施例1と同じ操作により、樹脂組成物の製造及び評価を行った。
製造例1で製造したCOP樹脂の代わりに、ポリカーボネート樹脂(帝人社製「パンライトAD−5503」;ガラス転移温度Tg=145℃)を用いた。
また、シリンダの第三区間の温度T3を、表1に示すように変更した。
以上の事項以外は、実施例1と同じ操作により、樹脂組成物の製造及び評価を行った。
シリンダの第三区間の温度T3を、表1に示すように変更した。
以上の事項以外は、実施例1と同じ操作により、樹脂組成物の製造及び評価を行った。
シリンダの第二区間の温度T2を、表1に示すように変更した。
以上の事項以外は、実施例1と同じ操作により、樹脂組成物の製造及び評価を行った。
製造例2で製造した1mm以上5mm未満のサイズの添加剤(ADEKA社製の紫外線吸収剤「アデカスタブLA−31RG」)の粒子の代わりに、製造例2で製造した1mm未満のサイズの添加剤(ADEKA社製の紫外線吸収剤「アデカスタブLA−31RG」)の粒子を用いた。
以上の事項以外は、実施例1と同じ操作により、樹脂組成物の製造及び評価を行った。
製造例2で製造した1mm以上5mm未満のサイズの添加剤(ADEKA社製の紫外線吸収剤「アデカスタブLA−31RG」)の粒子の代わりに、製造例3で製造した1mm未満のサイズの添加剤(ADEKA社製の酸化防止剤「アデカスタブHP−10」)の粒子を用いた。
また、COP樹脂及び添加剤の供給量の比率を、COP樹脂及び添加剤の合計100重量%に対する添加剤の量が、表1に示す値となるように変更した。
さらに、シリンダの第二区間の温度T2を、表1に示すように変更した。
以上の事項以外は、実施例1と同じ操作により、樹脂組成物の製造及び評価を行った。
製造例2で製造した1mm以上5mm未満のサイズの添加剤(ADEKA社製の紫外線吸収剤「アデカスタブLA−31RG」)の粒子の代わりに、製造例4で製造した1mm以上5mm未満のサイズの添加剤(花王社製の硬化ひまし油「カオーワックス85P」)の粒子を用いた。
また、COP樹脂及び添加剤の供給量の比率を、COP樹脂及び添加剤の合計100重量%に対する添加剤の量が、表1に示す値となるように変更した。
さらに、シリンダの第二区間の温度T2を、表1に示すように変更した。
以上の事項以外は、実施例1と同じ操作により、樹脂組成物の製造及び評価を行った。
製造例2で製造した1mm以上5mm未満のサイズの添加剤(ADEKA社製の紫外線吸収剤「アデカスタブLA−31RG」)の粒子の代わりに、製造例4で製造した1mm未満のサイズの添加剤(花王社製の硬化ひまし油「カオーワックス85P」)の粒子を用いた。
また、COP樹脂及び添加剤の供給量の比率を、COP樹脂及び添加剤の合計100重量%に対する添加剤の量が、表1に示す値となるように変更した。
さらに、シリンダの第二区間の温度T2を、表1に示すように変更した。
以上の事項以外は、実施例1と同じ操作により、樹脂組成物の製造及び評価を行った。
製造例2で製造した1mm以上5mm未満のサイズの添加剤(ADEKA社製の紫外線吸収剤「アデカスタブLA−31RG」)の粒子の代わりに、製造例5で製造した1mm未満のサイズの添加剤(ADEKA社製の酸化防止剤「アデカスタブAO−40」)の粒子を用いた。
また、COP樹脂及び添加剤の供給量の比率を、COP樹脂及び添加剤の合計100重量%に対する添加剤の量が、表1に示す値となるように変更した。
以上の事項以外は、実施例1と同じ操作により、樹脂組成物の製造及び評価を行った。
前記の実施例及び比較例の結果を、下記の表1に示す。表1において、略称の意味は、下記の通りである。
COP:製造例1で製造したCOP樹脂。
PC:ポリカーボネート樹脂。
Tg:熱可塑性樹脂のガラス転移温度。
Mp:添加剤の融点。
最大長:添加剤の粒子の最大長。
最小長:添加剤の粒子の最小長。
T1:二軸押出機の吐出口から押し出される時点での熱可塑性樹脂組成物の温度。
T2:二軸押出機のシリンダの第二区間の温度。
T3:二軸押出機のシリンダの第三区間の温度。
110 シリンダ
111 シリンダの壁部
112 シリンダの一端
113 シリンダの他端
120 スクリュー
121 溝部
122 フライト部
130 混練室
140 原料供給口
141 原料供給口の中心
150 吐出口
160 第一区間
170 第二区間
180 第三区間
Claims (4)
- シリンダ及び前記シリンダ内に収納された複数のスクリューを備える押出機を用いて、ガラス転移温度Tgを有する熱可塑性樹脂80重量%〜99重量%及び融点Mpを有する添加剤20重量%〜1重量%を含む熱可塑性樹脂組成物を製造する製造方法であって、
前記シリンダが、前記スクリューを収納した混練室、前記混練室に前記熱可塑性樹脂及び前記添加剤を供給できる原料供給口、及び、前記熱可塑性樹脂組成物を吐出できる吐出口を有し、
前記製造方法が、
前記原料供給口を通して前記混練室に、前記熱可塑性樹脂及び前記添加剤を供給する工程と、
前記混練室内で前記熱可塑性樹脂及び前記添加剤を混練して前記熱可塑性樹脂組成物を得る工程と、
前記吐出口から前記熱可塑性樹脂組成物を吐出させる工程と、を含み、
前記原料供給口を通して前記混練室に供給される前記添加剤が、最大長が1mm以上5mm以下の粒子形状を有し、
前記吐出口から吐出される前記熱可塑性樹脂組成物の温度T1が、Tg+100℃以上、Tg+200℃以下であり、
前記原料供給口の中心からの距離が前記スクリューのスクリュー径の2倍以上10倍以下の区間における前記シリンダの温度T2が、前記添加剤の融点Mp以下である、熱可塑性樹脂組成物の製造方法。 - 前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度Tgが、90℃以上200℃以下であり、
前記添加剤の融点Mpが、80℃以上300℃以下である、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。 - 前記熱可塑性樹脂が、脂環式構造を含有する重合体を含む、請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- 前記添加剤が、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤及びベンゾフェノン系紫外線吸収剤からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
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