JP3027746B1 - 樹脂添加剤 - Google Patents

樹脂添加剤

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Abstract

【要約】 【課題】 樹脂の熱安定化用添加剤 【解決手段】 シリカ、アルミナなどの無機粒子の表面
をタンニン酸で処理し、更にカップリング剤で表面処理
することで得られる樹脂添加剤で熱可塑性樹脂の熱安定
化と同時にIZOT衝撃強度の低下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はポリカーボネート樹
脂(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリ
エチレンテレフタレート(PET)あるいは、これらどう
しのブレンド、あるいはこれらの1つ、または複数の樹
脂に他の樹脂がブレンドされたような熱可塑性樹脂が各
成形工程において加熱溶融されるときに熱分解を起こ
し、機械的性質が低下する。この時の熱分解を防ぎ、か
つ衝撃強度を大きく低下させない樹脂添加剤に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】樹脂材料、特にPC、
PBT、PETの各樹脂は熱溶融における分子量の低下
が激しく、このため各成形工程で与えられる熱や、混練
時のせん断応力によって分子量が著しく低下していた。
従って、製品のリサイクルはもちろんのこと、成形時に
発生するスプール、ランナーのリサイクルは困難であっ
た。また、本発明者らの研究によれば、タンニン酸によ
って表面処理した粒子を前述の樹脂に複合化することに
よって分子量低下を抑制することはできたが、IZO
衝撃強度は低下するという課題があった。本発明は無機
粒子の表面をタンニン酸溶液に接触せしめ、かつその上
からカップリング剤によって更に表面処理を行うことに
より、樹脂の熱安定化と、IZO衝撃強度を低下させ
ないことを、同時に果たすことのできる樹脂添加剤を提
供することを目的とする。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明者らはタンニン酸
による樹脂添加剤を鋭意研究の結果、無機粒子をタンニ
ン酸によって表面処理し、これを更にカップリング剤で
表面処理することによって得られた樹脂添加剤を熱可塑
性樹脂に添加することにより、樹脂の分子量低下を抑制
し、かつIZO衝撃強度の低下を小さくすることがで
きることを見出した。
【0004】本発明で用いられる無機粒子は特に限定さ
れず、本発明の目的に有効に使用し得るものであればい
かなる無機粒子でもよく、具体的に例示すればシリカ、
無水シリカ、シリカゲルあるいはタルク、クレー、マイ
カ、ケイ酸アルミニウム、カオリナイトなどのシリカ
塩、のほかアルミナやアルミン酸塩などのその塩などが
挙げられる。なお無機材料としてガラス状態にある無機
物質すなわちガラスも本発明で使用することができ、酸
化物ガラス特にケイ酸塩ガラス、ガラス繊維の粉末、ガ
ラスビーズ、ガラスバルーン、フライアッシュなど各種
のものが使用できる。またカーボンやカーボン繊維の粉
末なども無機粒子として使用することができる。これら
のうちシリカ粉末などは天然にも産出することから経済
性に優れ特に好ましく使用される。また使用される無機
粒子の粒径や形状などは特に限定されず、その種類、使
用目的に応じて適宜選択して使用される。
【0005】次に本発明で用いられるタンニン酸は加水
分解によって(2)式で示される没食子酸を生成する多
価フェノール化合物であり、広く自然界の植物に含まれ
る。タンニン酸には大きく分類して、加水分解型と縮合
型の2種類があるといわれているが、いづれも天然化合
物であるため構造の異なるタンニン酸が多数存在する。
本発明で用いられるタンニン酸はどちらであっても構わ
ない。またタンニン酸はタンニンとも呼ばれており、本
発明では特に区別はしない。
【0006】代表的な加水分解型タンニンであるチャイ
ナタンニン(Chinese gallotannin)を(1)式に示し
た。更に、チャイナタンニンに関して述べるなら、没食
子酸基10個がブドウ糖残基の周囲に、かつ同一表面上
に配座し、更に2個の没食子酸基を垂直方向に結合させ
たものであることが明らかになっている。しかし、化合
物中心は必ずしもブドウ糖に限られることもなく、セル
ローズ系の化合物であったりする。またタンニン酸の加
水分解で得られる(2)式の没食子酸のジデプシドなど
も使用することができる。この様にタンニン酸は広く自
然界の植物に含まれる化合物であるため、部分的に化学
構造が異なることは、容易に類推される。本発明では、
加水分解型タンニンと縮重合型タンニンの区別もしない
で、同意語として用いることができる。(3)式と
(4)式に、化学構造が異なるタンニンとしてケブロタ
ンニン(3)及びトルコタンニン(4)を示した。
【0007】なお染料固定効果や皮のナメシ効果を持つ
多価フェノール化合物を「合成タンニン」と称している
が本発明においては、この合成タンニンの中で本発明の
目的に効果的に用いられる化合物も使用し得る。現在タ
ンニン酸は、日用生活品としてはインク、医薬用として
は止血剤、工業用としては皮の鞣し剤や染料の色止め等
として用いられている。タンニン酸は水や低級アルコー
ルにきわめて良く溶けるため、高濃度の溶液として用い
ることができる。
【0008】
【化1】 無機粒子のタンニン酸処理はタンニン酸の溶液に無機粒
子を加えて撹拌することによりタンニン酸を吸着させた
後、無機粒子を濾別、乾燥することにより行なわれる。
この場合タンニン酸の使用量は処理される無機粒子に対
してタンニン酸を0.5〜6.0重量%(wt%)の量
で含む溶液で処理することが望ましい。タンニン酸の量
が0.5wt%より少ない場合には、樹脂の熱安定効果
がなく、また6.0wt%より多くても効果は変わら
ず、それ以上の使用は無意味である。次にタンニン酸処
理で用いられるタンニン酸の溶媒としては、水、低級ア
ルコール類、テトラヒドロフラン、トルエン、ベンゼ
ン、アセトン、アセトニトリル、各種ケトン類、エステ
ル類などが用いられるが、好ましくは、水、低級アルコ
ールが用いられる。本発明で用いられるタンニン酸溶液
の濃度としては、無機粒子表面に吸着させる際の温度に
おけるタンニン酸の飽和濃度以下で有れば、特に限定は
無く、いかなる濃度のものでも使用できる。また、無機
粒子にタンニン酸を吸着させる際の温度は特に限定され
ないが、通常室温で実施される。またタンニン酸は2種
以上を使用することもできる。
【0009】更にカップリング剤は、本発明ではシラン
系カップリング剤が好ましく用いられ、その中でも末端
基がエポキシ基、ビニル基、アミノ基などのものが好ま
しく使用される。これらのシラン系カップリング剤とし
ては具体的には、例えばビニルトリエトキシシラン、γ
−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノ
プロピルトリメトキシシランおよびトリフロロプロピル
メチルジメトキシシランなどを挙げることができるが、
特に好ましいシラン系カップリング剤としてはγ−メタ
アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン、トリフロロプロピ
ルメチルジメトキシシランなどを挙げることができる。
【0010】カップリング剤は、タンニン酸処理された
無機粒子の重量に対し、0.4〜4.2wt%で用いら
れ、更に好ましくは0.8〜2.5wt%で用いる。カ
ップリング剤による表面処理量が少ないと効果が無く、
多すぎるとカップリング剤が可塑剤的役割を樹脂中で果
し、樹脂の機械的特性を低下させるので好ましくない。
【0011】タンニン酸処理された無機粒子のカップリ
ング剤による処理方法は種々の方法があるが、例えば水
またはトルエン、キシレンなどの有機溶媒中にタンニン
酸処理された無機粒子を加え、これに該無機粒子の0.
4〜4.2wt%に相当するカップリング剤を添加して
十分に撹拌、混合してカップリング剤を吸着させるか、
あるいは水または有機溶媒にタンニン酸処理された無機
粒子の0.4〜4.2wt%に相当するカップリング剤
を添加した後、タンニン酸処理された無機粒子を加えて
十分に撹拌、混合した後、処理された無機粒子を濾別、
乾燥する方法などが使用される。またカップリング剤に
よる処理条件については特に限定されず、処理温度、処
理時間、溶媒の種類や量などについては使用される無機
粒子やカップリング剤の種類及び量などに応じて適宜選
択して実施することができる。またカップリング剤は2
種以上を用いることもできる。
【0012】なお処理方法としては、この他にタンニン
酸処理された無機粒子にカップリング剤またはカップリ
ング剤の溶液を直接スプレーする方法があり、この場合
には、スプレー後、処理された無機粒子を密閉容器中で
室温乃至40℃の温度で数日〜約1ヶ月くらい放置する
と一層効果的である。またタンニン酸処理された無機粒
子とカップリング剤および樹脂を同時に溶融混練する方
法なども使用できるが、本発明ではこれらの方法に限定
されることはなく、いかなる方法を使用してもよい。な
お本発明の樹脂添加剤を製造する場合、無機粒子のタン
ニン酸及びカップリング剤による処理の順序はどのよう
な順序でもよく、無機粒子を最初にカップリング剤で処
理した後、タンニン酸処理を行なってもよい。
【0013】本発明の樹脂添加剤が添加される対象とな
る樹脂は特に限定されないがポリカーボネート樹脂、あ
るいは熱可塑性ポリエステル、中でもポリエチレンテレ
フタレート、ポリブチレンテレフタレートなどが好都合
である。更にこれらどうしのブレンド、及びこれらの1
つ、または複数の組み合わせと他の樹脂とのブレンド樹
脂例えばPC/ABS、PBT/ABS、PC/PB
T、PC/PETおよびPC/ポリスチレンなどのブレ
ンド樹脂が好ましく用いられる。
【0014】なお、本発明の樹脂添加剤は、一般に樹脂
に対して0.5〜3.5wt%添加して使用される。
【0015】タンニン酸によって表面処理された無機粒
子は表面にタンニン酸の分子が強固に付着している。一
方、樹脂が熱分解する場合ラジカル分子を発生させる
が、このラジカル分子を安定な分子に変化させれば樹脂
の分解を抑制できる。タンニン酸は多くの水酸基を持
ち、この水酸基が樹脂の分解によって発生するラジカル
を補足する。しかし無機粒子の表面に強固に付着したタ
ンニン酸の外側にも水酸基が数多く並んでいると考えら
れ、その結果、マトリックス樹脂と濡れ性があまりない
と考えられる。そのため樹脂と粒子が強固に結合しない
ことになる。従ってIZO衝撃強度はもとの樹脂本来
の値よりも大きく低下することになる。これをタンニン
酸によって表面処理された無機粒子をカップリング剤に
よってマトリックス樹脂と強固に接着することにより、
樹脂の安定化とIZO衝撃強度の低下を抑制するとい
う2つのことが可能になると思われる。しかし本発明は
かかる理由によって制約されるものではない。
【0016】このようにして得られたタンニン酸処理
後、更にカップリング剤よって処理された無機粒子は
樹脂の分子量低下を抑制するだけでなく、IZO衝撃
強度の低下も抑制する樹脂添加剤となる。
【0017】
【実施例】以下さらに実施例及び比較例により本発明を
詳しく説明する。
【0018】実施例1 300mlビーカーに純水200ml取り、これにタン
ニン酸(小宗科学(株)製チャイナタンニン;試薬1
級)を3g溶解した。これにシリカ粉末(UniminSpecia
lity Minerals Inc. 製IMSIL A−25;平均粒
径3.2μm)を100g投入した。タンニン酸の量は
この場合3wt%の量に当たる。これをガラス棒で10
分間撹拌した。さらにブッフナーロートを用いて吸引ろ
過し、乾燥機(大和科学(株)製 D−30型)にて6
0℃24Hr乾燥しこれを便宜上TN3と呼ぶ。さらに
キシレン200mlに2gのシランカップリング剤(信
越化学工業(株)製 KBM503)を加え、軽く溶解
したものの中にTN3を加えた。ガラス棒で10分撹拌
後同様にブッフナーロートでろ過し、同様に乾燥機にて
60℃1Hr乾燥しキシレンの臭いがないことを確認し
た。これをPC樹脂(帝人化成(株)製 パンライトL
−1250 Mn:24700、Mw:60800、M
w/Mn:2.46、IZO衝撃強度:66kgfc
m/cm)10kgに加え紙袋の中で混合したところ、
多少袋の底の方で粉とペレットが別れたところがあった
が、概ねペレットをまぶすような状態で混合することが
出来た。この樹脂は射出成形機(東芝機械 IS−17
0型)のホッパーに全量投入し、ノズル温度280℃、
射出圧995kgf/cm、保圧595kgf/c
、射出時間、1.61sec、保圧時間21.4s
ecで各種試験片を共取り可能な金型を用いて成形して
各種試験片を製造した。IZO衝撃試験片はJISK
7110、引張り強度試験片はJIS K 711
3、曲げ強度試験片はJIS K 7203に準拠して
おり、更に2.5mm×127mm×254mmの平板
が同時に成形できる金型を用いて成形した。この成形品
を図1に示した。
【0019】同成形条件でPC材料の100%のリサイ
クルを試み、成形した試験片を総て粉砕機(日水化工
(株)FNSK−15D 1.5kw)を用いて粉砕し
た。粉砕された樹脂は再度、除湿乾燥機((株)カワタ
製DR−30Z型)、及び温調機((株)加藤理器製作
所製DN2−20−3型)を用いて110℃、4Hr乾
燥し、同条件で射出成形を4回繰り返した。IZO
撃試験片はJIS K7110に準拠した大きさであ
る。これを東洋精機製作所(株)製JISLD型IZO
試験機を用いVノッチは同社製B3515型にてVノ
ッチを入れた。このようにして衝撃強度を求めたところ
63kgfcm/cmであった。更に、この試験片の一
部を採取して、共栓付き三角フラスコにテトラヒドロフ
ラン(THF)溶媒と共に入れ、この複合系を0.05w
t%濃度となる様に調整後、室内に一昼夜放置して複合
系を溶解した。これを、マイクロフィルター(倉敷紡績
(株)製、GLクロマトディスク13N、非水系)を用
いてシリカ粒子を濾過、除去し、PC分子量測定試料と
した。平均分子量の測定は、あらかじめ標準ポリスチレ
ン(PRESSURE CHEMICAL Co. 製 Standard PS、Mw/
Mn=1.06)をTHF溶媒に試料と同濃度で溶解
し、分子量とカラム排出時間の検量線から相対的に換算
して求めた。結果を表1に記載した。
【0020】比較例1 なにも入れないPCを用いて射出成形した以外は実施例
1と同条件でIZO衝撃強度を測定した。結果を表1
に併せて記載した。
【0021】比較例2 実施例1の中で、タンニン酸処理を行ったものをカップ
リング処理を行わない以外は全く同様にしてIZO
撃強度、及び分子量を測定した。結果を表1に示す。
【0022】実施例2 無水シリカに対し実施例1と同様に同じ操作でタンニン
酸3wt%で処理をしたTN3を5kgほど作った。こ
の中より100gずつ分けてシランカップリング剤を
0.4、0.7、1.5、2.0、3.0、4.0wt
%を加えた試料、便宜上これをTNS0.4、TNS
0.7、TNS1.5、TNS2.0、TNS3.0、
TNS4.0、と呼ぶ、を作った。これを実施例1と同
様にしてIZOT衝撃強度を測定した結果を表1に併せ
て記載する。このようにシランカップリング剤処理をし
たものはIZO衝撃強度の低下が少ない。
【0023】比較例3 実施例2の中で行っていなかった0.2並びに4.5w
t%のカップリング剤を加えたもののIZO衝撃強度
を測定したところ、表1のようになった。このようにカ
ップリング剤の量が少ない場合にはIZO衝撃強度は
小さく、多くてもあまり効果が得られない。
【0024】実施例3 実施例1の中でPCをPBT樹脂(ポリプラスチック
(株)製 ジュラネックス3200)、PET((株)
クラレ製 クラペット1030)、PC/ABSアロイ
(宇部サイコン(株)製 ウベロイCX10A)、PB
T/ABS(ダイセル化学工業(株)製 ノバロイ−
B、B1500)に変えた以外は実施例1と全く同様に
行った。結果を表1に併せて記載する。
【0025】比較例4 実施例3で用いたそれぞれの樹脂を、そのまま実施例1
と同様に成形を繰り返しIZO衝撃強度を測定した。
結果を表1に併せて記載する。このように、無添加のも
のはIZO衝撃強度が低下していることがよく分か
る。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】実施例及び比較例で示されたようにタン
ニン酸処理しただけではIZO衝撃強度は低下する
が、本発明のようにカップリング剤処理を重ねて行うこ
とにより、IZO衝撃強度の低下を抑制することがで
きる。従って本発明の樹脂添加剤を用いることによっ
て、樹脂の熱安定化と機械的強度の低下防止を併せて達
成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に用いられた機械的強度測定用
の試験片共取り品である。
【符号の説明】
(a) 落錘試験板 (b) 引張試験片 (c) 熱変形温度試験片 (d) IZO衝撃強度試験片 (e) 圧縮試験片 (f) 曲げ強度試験片 (g) 色見本板 (h) 樹脂溜り (i) 溶融樹脂の導入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C09C 3/08 C09C 3/08 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 1/00 - 101/16 C08K 3/00 - 13/08 C09C 1/28 C09C 3/08

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機粒子の表面をタンニン酸で処理し、
    更にカップリング剤で表面処理したことを特徴とする樹
    脂添加剤。
  2. 【請求項2】 タンニン酸で表面処理した無機粒子に対
    し、カップリング剤をタンニン酸処理された無機粒子の
    0.4〜4.2wt%を用いて表面処理した請求項1記
    載の樹脂添加剤。
  3. 【請求項3】 カップリング剤がシラン系カップリング
    剤であることを特徴とする請求項1記載の樹脂添加剤。
  4. 【請求項4】 無機粒子がシリカ、アルミナ、ケイ酸
    塩、アルミン酸塩、及びガラスから選択されるものであ
    ることを特徴とする請求項1記載の樹脂添加剤。
  5. 【請求項5】 添加する樹脂が熱可塑性カーボネート系
    樹脂、またはこのカーボネート系樹脂を含んだ熱可塑性
    樹脂であることを特徴とする請求項1記載の樹脂添加
    剤。
  6. 【請求項6】 添加する樹脂が熱可塑性ポリエステル系
    樹脂、またはこの樹脂を含む熱可塑性樹脂であることを
    特徴とする請求項1記載の樹脂添加剤。
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