JP2020158560A - 無機物質粉末配合熱可塑性樹脂組成物および成形品 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の無機物質粉末配合熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と無機物質粉末とを質量比50:50〜10:90の割合で含有するものであり、配合される無機物質粉末として以下に詳述するような所定の粒子径分布を有する炭酸カルシウム粒子を用いたものである。以下、本発明に係る熱可塑性樹脂組成物を構成する各成分につき、それぞれ詳細に説明する。
本発明に係る無機物質粉末配合熱可塑性樹脂組成物において用いられ得る熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではなく、当該組成物のその用途、機能等に応じて、各種のものが用いられ得る。例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリメチル−1−ペンテン、エチレン−環状オレフィン共重合体等のポリオレフィン系樹脂;エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体の金属塩(アイオノマー)、エチレン−アクリル酸アルキルエステル共重合体、エチレン−メタクリル酸アルキルエステル共重合体、マレイン酸変性ポリエチレン、マレイン酸変性ポリプロピレン等の官能基含有ポリオレフィン系樹脂;ナイロン−6、ナイロン−6,6、ナイロン−6,10、ナイロン−6,12等のポリアミド系樹脂;ポリエチレンテレフタレートおよびその共重合体、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステル系樹脂、ポリブチレンサクシネート、ポリ乳酸等の脂肪族ポリエステル系樹脂等の熱可塑性ポリエステル系樹脂;芳香族ポリカーボネート、脂肪族ポリカーボネート等のポリカーボネート樹脂;アタクティックポリスチレン、シンジオタクティックポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン(AS)共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)共重合体等のポリスチレン系樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のポリ塩化ビニル系樹脂;ポリフェニレンスルフィド;ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン等のポリエーテル系樹脂等が挙げられる。これらは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明に係る無機物質粉末配合熱可塑性樹脂組成物中に配合され得る無機物質粉末としては、炭酸カルシウム粒子が用いられる。炭酸カルシウム粒子の素材自体としての特性については、後に詳述する。
PM=2πr (1)
であり、粒子の投影周囲長と同一周囲長を持つ円の面積を(B)とすると、
B=πr2 (2)
である。(1)式を変形すると、r=PM/2π (3)
となるから、(2)式に(3)式を代入すると、
B=π×(PM/2π)2 (4)
となり、真円度=A/B=A×4π/(PM)2
となる。測定する粒子は、粉末の粒度分布を代表するように、サンプリングを行う。測定粒子の数が多い程、測定値の信頼性は増すが、測定時間も考慮して、一般に100個程度の粒子の平均値で表すものとされており、本明細書においても100個の粒子の平均値とした。これらの測定は走査型顕微鏡や実体顕微鏡などで得られる各粒子の投影図を一般に商用されている画像解析ソフトによってすることによって真円度を求めることが可能である。
本発明に係る無機物質粉末配合熱可塑性樹脂組成物には、必要に応じて、補助剤としてその他の添加剤を配合することも可能である。その他の添加剤としては、例えば、色剤、滑剤、カップリング剤、流動性改良材、分散剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、安定剤、帯電防止剤、発泡剤、可塑剤等を配合してもよい。これらの添加剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、これらは、後述の混練工程において配合してもよく、混練工程の前にあらかじめ無機物質粉末配合熱可塑性樹脂組成物に配合していてもよい。本発明に係る無機物質粉末配合熱可塑性樹脂組成物において、これらのその他の添加剤の添加量は、上記した熱可塑性樹脂と、平均粒子径の異なる少なくとも2つの炭酸カルシウム粒子群との配合による所望の効果を阻害しない限り特に限定されるものではないが、例えば、無機物質粉末配合熱可塑性樹脂組成物全体の質量を100%とした場合に、これらその他の添加剤はそれぞれ0〜5質量%程度の割合で、かつ当該その他の添加剤全体で10質量%以下となる割合で配合されることが望まれる。
本発明の無機物質粉末配合熱可塑性樹脂組成物の製造方法は、通常の方法を使用することができ、成形方法(押出成形、射出成形、真空成形等)に応じて適宜設定してよく、例えば、成形機にホッパーから投入する前に熱可塑性樹脂と無機物質粉末である平均粒子径の異なる少なくとも2つの酸化カルシウム粒子群とを混練溶融してもよく、成形機と一体で成形と同時に熱可塑性樹脂と前記無機物質粉末とを混練溶融してもよい。溶融混練は、熱可塑性樹脂に無機物質粉末を均一に分散させる傍ら、高い剪断応力を作用させて混練することが好ましく、例えば二軸混練機で混練することが好ましい。
本発明に係る成形品は、上記した無機物質粉末配合熱可塑性樹脂組成物を用いて成形された成形品である。
本発明の成形品の製造方法としては、所期の形状に成形できるものであれば特に限定されず、従来公知の押出成形、射出成形、真空成形、ブロー成形、カレンダー成形等のいずれの方法によっても成形加工可能である。さらにまた、本発明に係る熱可塑性樹脂組成物が発泡剤を含有し、発泡体である態様の成形品を得る場合においても、所期の形状に成形できるものであれば発泡体の成形方法として従来公知の、例えば、射出発泡,押出発泡,発泡ブロー等の液相発泡法、あるいは、例えば、ビーズ発泡,バッチ発泡,プレス発泡,常圧二次発泡等の固相発泡法のいずれを用いることも可能である。前記したように、結晶性ポリプロピレンをキャリアレジンとし、炭酸水素塩を熱分解型発泡剤として含む熱可塑性組成物の一態様においては、射出発泡法および押出発泡法が望ましく用いられ得る。
本発明に係る成形品がシートである態様において、その製造方法としても、シート状にする方法であれば特に限定されず、上記したような従来の公知の成形方法を用いることができるが、特に、シート表面の平滑性を考慮すると、押出機で押出成形してシートを作る方式を採用することが好ましい。
さらに、シート状に成形する場合においては、その成形時あるいはその成形後に一軸方向またはニ軸方向に、ないしは、多軸方向(チューブラー法による延伸等)に延伸することが可能である。ニ軸延伸の場合には、逐次ニ軸延伸でも同時ニ軸延伸であってもよい。
以下の実施例および比較例においての各物性値はそれぞれ以下の方法により評価されたものである。
島津製作所社製の比表面積測定装置SS−100型を用い、JIS M−8511に準じた空気透過法による比表面積の測定結果から計算した。
マイクロトラック・ベル社製、BELSORP−miniを用い、窒素ガス吸着法によって求めた。
粉末の粒度分布を代表するように、100個の粒子のサンプリングを行い、光学顕微鏡を用いて得たこれらの各粒子の投影図を粒子の画像を市販の画像解析ソフトを用いて画像解析することによって真円度を求めた。測定原理としては、粒子の投影面積と粒子の投影周囲長とを測定し、各々(A)と(PM)とし、粒子の投影周囲長と同一周囲長を持つ円の半径を(r)とすると、
PM=2πr (1)
であり、粒子の投影周囲長と同一周囲長を持つ円の面積を(B)とすると、
B=πr2 (2)
である。(1)式を変形すると、r=PM/2π (3)
となるから、(2)式に(3)式を代入すると、
B=π×(PM/2π)2 (4)
となり、真円度=A/B=A×4π/(PM)2
を求めるものである。
引張強度、伸びは、JIS K 7161−2:2014に準じて、23℃、50%RHの条件下で、オートグラフAG−100kNXplus(株式会社島津製作所)を用いて測定した。試験片としては、下記に示す成形品より切り出したダンベル形状とした。延伸速度は10mm/分であった。
成形品表面の外観の平滑性を目視により調べ、次の評価基準によって評価した。
[評価基準]
○:表面に凹凸、傷等が全く観察されず良好な平滑性を有する。
△:表面に僅かに浅い凹凸が観察される。
×:表面に凹凸が数多く観察される。
以下の実施例および比較例において使用した成分はそれぞれ以下のものであった。
A1: ポリプロピレン単独重合体((株)プライムポリマー製:プライムポリプロ(商品名)E111G、融点160℃)
A2:ポリプロピレンブロック共重合体((株)プライムポリマー製:プライムポリプロ(商品名)BJS−MU、融点160℃)
A3:高密度ポリエチレン単独重合体(京葉ポリエチレン(株)製:B5803、融点133℃)
B1:重質炭酸カルシウム粒子(表面処理なし) 平均粒径0.70μm、比表面積32,000cm2/g(備北粉化工業株式会社製、ソフトン3200)
B2:重質炭酸カルシウム粒子(表面処理なし) 平均粒径0.85μm、比表面積26,000cm2/g(備北粉化工業株式会社製、ソフトン2600)
B3:重質炭酸カルシウム粒子(表面処理なし) 平均粒径1.00μm、比表面積22,000cm2/g(備北粉化工業株式会社製、ソフトン2200)
B4:重質炭酸カルシウム粒子(表面処理なし) 平均粒径1.50μm、比表面積15,000cm2/g(備北粉化工業株式会社製、ソフトン1500)
B5:重質炭酸カルシウム粒子(表面処理なし) 平均粒径3.60μm、比表面積6,000cm2/g(備北粉化工業株式会社製、BF100)
B6:重質炭酸カルシウム粒子(表面処理なし) 平均粒径5.00μm、比表面積4,000cm2/g(備北粉化工業株式会社製、BF200)
B7:軽質炭酸カルシウム粒子 平均粒径1.5μm(白石工業(株)製、PC)
Ba:重質炭酸カルシウム粒子(表面処理なし) 平均粒径8.00μm、比表面積2,700cm2/g(備北粉化工業株式会社製、BF300)
D:ラウリン酸ジエタノールアミド
E:アルカンスルホン酸ナトリウム(アルキル基の炭素数(平均値)=12)
F1:ヒンダードフェノール系酸化防止剤(ペンタエリスリトール テトラキス[3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]
F2:トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト
熱可塑性樹脂(A)としてポリプロピレン単独重合体A1を、無機物質粉末(B)として上記B2とB6を、表1に示す配合割合において用いた。帯電防止剤、滑剤および酸化防止材としては、上記D、E、F1およびF2をそれぞれ適量にて用いこれらの合計量を6.0質量部とした。帯電防止剤、滑剤および酸化防止材の配合量は、以下に示す他の実施例および比較例において、実施例5を除き共通とした。なお、表1において各成分の数値は質量部の値である。各成分を、二軸スクリューを装備した押出成形機(東洋精機製作所製Tダイ押出成形装置(φ20mm、L/D=25)に投入し、200℃で混練し、混練した原料を220℃(ダイ温度)でTダイからシートに押出し、東洋精機製フィルム・シート引き取り機で巻き取った。なお、このようにして得られたシートを測定した肉厚は200μmであった。
上記実施例1と、熱可塑性樹脂組成物中における各成分の種類および量をそれぞれ、下記表1に示すように変更する以外は実施例1と同様にして、肉厚200μmのシートを作製し、その特性を評価した。得られた結果を表2に示す。
実施例1と同じ組成の無機物質粉末配合熱可塑性樹脂組成物を、ニ軸押出機により220℃の温度でTダイにてシート成形後、さらに220℃の温度で、深皿状の容器体への真空成形を行った。その結果、上記実施例1の場合と同様に、十分な機械的特性を有しかつ外観の良好な容器体が、加工時の不具合等を生じることなく製造できた。
Claims (9)
- 熱可塑性樹脂と無機物質粉末とを質量比50:50〜10:90の割合で含有する無機物質粉末含有熱可塑性樹脂組成物において、前記無機物質粉末が炭酸カルシウム粒子であり、前記炭酸カルシウム粒子は、平均粒子径の異なる少なくとも2群の粒子群を含み、かつ各粒子群の平均粒子径がいずれも0.7μm以上6.0μm以下の範囲内にあることを特徴とする無機物質粉末含有熱可塑性樹脂組成物。
- 平均粒子径の異なる少なくとも2群の粒子群が、平均粒子径が小さい炭酸カルシウム粒子群Aと平均粒子径が大きい炭酸カルシウム粒子群Bとに分けた場合に、質量比でA:Bが、1:1〜5:1となるものである請求項1に記載の無機物質粉末含有熱可塑性樹脂組成物。
- 平均粒子径が小さい炭酸カルシウム粒子群Aの平均粒子径をaとし、平均粒子径が大きい炭酸カルシウム粒子群Bの平均粒子径をbとした場合に、a/b比率が0.85以下となることを特徴とする請求項1または2に記載の無機物質粉末配合熱可塑性樹脂組成物。
- 前記した平均粒子径の異なる少なくとも2群の粒子群として、平均粒子径が0.7μm以上2.2μm未満の炭酸カルシウム粒子群と、平均粒子径2.2μm以上6.0μm未満の炭酸カルシウム粒子群とを質量比1:1〜5:1で含有しているものである請求項1〜3のいずれか1つに記載の無機物質粉末含有熱可塑性樹脂組成物。
- 前記無機物質粉末含有熱可塑性樹脂組成物中における前記熱可塑性樹脂と前記無機物質粉末の質量比が、40:60〜10:90である請求項1〜4のいずれか1つに記載の無機物質粉末含有熱可塑性樹脂組成物。
- 前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン系樹脂および/またはポリエチレン系樹脂である請求項1〜5のいずれか1つに記載の無機物質粉末含有熱可塑性樹脂組成物。
- 前記炭酸カルシウムが重質炭酸カルシウムである請求項1〜6のいずれか1つに記載の無機物質粉末含有熱可塑性樹脂組成物。
- 前記炭酸カルシウムが表面処理されていない重質炭酸カルシウムである請求項7に記載の無機物質粉末含有熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1〜8のいずれか1つに記載の無機物質粉末含有熱可塑性樹脂組成物からなる成形品。
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