JP3301938B2 - 熱可塑性樹脂とフッ素樹脂の混合方法及びフッ素樹脂含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂とフッ素樹脂の混合方法及びフッ素樹脂含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フッ素樹脂含有熱
可塑性樹脂組成物の製造方法、及びかかる組成物を製造
するにあたり好適に用いられる、熱可塑性樹脂パウダー
とフッ素樹脂パウダーの混合物の混合方法に関する。更
に詳しくは、成形後のホワイトスペックを著しく減少さ
せることを可能とするフッ素樹脂含有熱可塑性樹脂組成
物の製造方法と、そのための混合方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、熱可塑性樹脂の摩擦・摩耗特性を改善する目的で。
あるいは白色度を向上させる目的で、熱可塑性樹脂にポ
リ四フッ化エチレン等のフッ素樹脂パウダーを配合する
ことが行われている。この場合、フッ素樹脂パウダーが
熱可塑性樹脂中に均一に分散されていないと、これを成
形した時、成形品表面にホワイトスペックと称するフッ
素樹脂の微小凝集物の発生が見られ、外観上好ましくな
い製品となる。従来、フッ素樹脂パウダーを含有する熱
可塑性樹脂組成物は、コンテナで熱可塑性樹脂パウダー
とフッ素樹脂パウダーをブレンドした後、二軸押出機で
溶融混練し押出すことにより製造していた。しかしなが
ら、コンテナによるブレンドと押出機による溶融混練だ
けではフッ素樹脂パウダーの分散が不十分で上記したホ
ワイトスペックが多数発生するような組成物しか得られ
ないという問題があった。この問題を解決するために、
ミキサーで剪断力をかけて両者を混合することが考えら
れる。即ち、通常の攪拌羽根(低剪断羽根)(一般的な
低剪断羽根の一例を図1に示す)を有するミキサーで長
時間かけて混合すれば、ある程度、充分に分散・混合さ
せることは可能ではあるが、あまりにも時間がかかり過
ぎ、経済的な方法ではない。又、この方法では、フッ素
樹脂パウダーの濃度をあまり高くできないという問題も
ある。一方、高剪断羽根(高剪断羽根の一例を図2に示
す)を有するミキサーで混合すれば、このような問題は
解決できるが、反面、混合に際し剪断に伴う摩擦発熱に
より温度が上昇し、フッ素樹脂パウダーがかえって凝集
してしまい易いという問題がある。尚、上記の如く、通
常の攪拌羽根(低剪断羽根)を有するミキサーで長時間
かけて混合する場合も、この問題が発生し易い。このよ
うに、フッ素樹脂パウダーを含有する熱可塑性樹脂組成
物の製造において、生産性の向上とホワイトスペックの
発生の低減を両立させるような技術は従来提案されてい
なかった。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、これらの
課題を解決するために鋭意検討した結果、熱可塑性樹脂
パウダーとフッ素樹脂パウダーを混合する際の温度を適
切に制御することが極めて有効であることを見出し、本
発明を完成するに至った。即ち、本発明は、熱可塑性樹
脂パウダー100 重量部に対しフッ素樹脂パウダー0.1 〜
100 重量部を混合するにあたり、平均粒径が0.1 〜1mm
の熱可塑性樹脂パウダー及び平均粒径が1〜500 μm の
フッ素樹脂パウダーを用い、且つ、混合機内を、該フッ
素樹脂の軟化点(ガラス転移点)以下に温度制御して混
合することを特徴とする熱可塑性樹脂とフッ素樹脂の混
合方法、及び上記混合方法によって熱可塑性樹脂パウダ
ーとフッ素樹脂パウダーを混合し、押出機で溶融混練す
ることを特徴とするフッ素樹脂含有熱可塑性樹脂組成物
の製造方法である。
【0004】
【発明の実施の形態】以下に本発明について詳細に説明
する。本発明は、上記の如く、フッ素樹脂含有熱可塑性
樹脂組成物を製造するにあたり、熱可塑性樹脂パウダー
とフッ素樹脂パウダーの混合を、該フッ素樹脂の軟化点
(ガラス転移点)以下に温度制御して行うことを特徴と
する。温度制御方法としては特に制約はなく、混合機外
部からの冷却媒体による方法、混合機内部に冷却媒体、
例えば空気、窒素、ヘリウム等の冷却ガスを導入する方
法、あるいは混合機内部に低温で気化又は昇華する物質
を投入する方法等が挙げられる。本発明において、かか
る方法で制御する温度は、使用するフッ素樹脂の軟化点
(ガラス転移点)以下であれば基本的に十分であるが、
より好ましくは該フッ素樹脂の軟化点(ガラス転移点)
よりも10℃以上低い温度に制御して混合を行うことであ
る。具体的には、最も一般的なフッ素樹脂であるポリ四
フッ化エチレンの軟化点(ガラス転移点)は約28℃であ
るから、この場合、約18℃以上の温度にならないように
制御して混合を行うのが好ましい。また、制御する温度
の下限については、特に制約はないが、冷却用の媒体あ
るいは物質、冷却能力等を考慮した経済性の面から、0
℃以上とするのが好ましく、これで十分な効果が得られ
る。このような観点から、本発明において特に好ましい
温度制御方法としては、混合機内にドライアイスを投入
する方法が挙げられる。ドライアイスは昇華して二酸化
炭素の気体となって排出され、混合機中には残らないた
め、混合物の品質への影響がなく、しかも混合機内に投
入するため温度制御効率が高く、極めて好都合である。
使用するドライアイスの量は、混合時の発熱と制御すべ
き温度等を考慮して、経験的・実験的に容易に求めるこ
とができる。
【0005】本発明において、混合機としては、例えば
容器回転型混合機〔円筒形混合機(ロータリーブレンダ
ー、コンテナドラムミキサー、タービュラミキサー)、
V形容器混合機、二重円錐形混合機〕、容器固定型混合
機(リボン形、水平スクリュー形、パドル形、縦型リボ
ン形、縦型スクリュー形、遊星運動形、マラー形)、気
流攪拌型混合機(ジェットポンプ形)等が使用できる。
好ましい混合機としては、攪拌羽根等の高速回転による
衝撃、剪断、流動化、および回転円板による分散、剪断
作用による混合速度が大きい等の機能を有するものであ
り、具体的にはヘンシェルミキサー、スーパーミキサ
ー、マイクロスピードミキサー及び二重円錐形回転容器
と高速攪拌羽根を組み合わせたミキサー等が挙げられ
る。
【0006】本発明において使用される熱可塑性樹脂と
しては特に限定はなく、ポリアセタール樹脂、熱可塑性
ポリエステル樹脂(例えば、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等)、ポリアリーレン
サルファイド樹脂、ポリアミド樹脂、液晶性ポリエステ
ル樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、ABS
等のスチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェ
ニレンオキサイド樹脂、ポリアルキルアクリレート樹
脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポ
リエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂等が挙
げられる。中でも、フッ素樹脂含有樹脂組成物とした
時、フッ素樹脂の良好な分散が難しいとされていた熱可
塑性ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアリ
ーレンサルファイド樹脂に対して本発明を適用した場合
に効果が顕著であり、特にポリブチレンテレフタレート
樹脂に対しての効果が顕著である。これらの熱可塑性樹
脂のパウダーとしては、一般的に平均粒径が0.1 〜1mm
のものが用いられる。
【0007】また、本発明において使用されるフッ素樹
脂としては、四フッ化樹脂(ポリ四フッ化エチレン)、
四−六フッ化樹脂、三フッ化エチレン、フッ化ビニリデ
ン樹脂等の各種のものが挙げられる。これらのフッ素樹
脂の軟化点(ガラス転移点)は10〜40℃程度である。中
でも、汎用性が高く、パウダーが凝集し易いとされてい
るポリ四フッ化エチレンパウダーに対して本発明の効果
が顕著である。また、フッ素樹脂パウダーの平均粒径と
しては、一般的に1〜500 μm のものが用いられる。
【0008】上記の如き熱可塑性樹脂パウダーとフッ素
樹脂パウダーを混合するにあたり、フッ素樹脂パウダー
の量は、熱可塑性樹脂パウダー100 重量部に対し0.1 〜
100重量部である。フッ素樹脂パウダーの量が0.1 重量
部未満では、熱可塑性樹脂の摩擦・摩耗特性等の改善効
果が生じず、また混合方法として本発明を適用する意味
がないものとなる。一方、フッ素樹脂パウダーの量が10
0 重量部を越えると、本発明によってもなお、フッ素樹
脂パウダーの凝集が生じ、均一な分散が困難になる。よ
り効果の生じる混合割合は、熱可塑性樹脂パウダー100
重量部に対しフッ素樹脂パウダー1〜20重量部、特に1
〜10重量部である。
【0009】本発明においては、上記の混合段階におい
て、その混合性能を大きく損なわない範囲で、目的に応
じた任意の成分を添加することも可能である。例えば、
後述するフッ素樹脂含有熱可塑性樹脂組成物の製造にお
いては、安定剤を始めとする各種の物質が配合される場
合が多いが、かかる成分の一部または全部を、この混合
段階で加えることもできる。
【0010】本発明において、上記の如く混合・調製さ
れた熱可塑性樹脂パウダーとフッ素樹脂パウダーの混合
物を用い、フッ素樹脂含有熱可塑性樹脂組成物を製造す
るにあたり、その製造方法としては、上記混合物をその
まま押出機に供給して溶融混練する方法、上記混合物に
熱可塑性樹脂の粒状物またはパウダーを加えてフッ素樹
脂濃度を調整して押出機に供給して溶融混練する方法が
何れも可能である。後者の場合、上記混合物に対する熱
可塑性樹脂粒状物またはパウダーの割合は、上記混合物
100 重量部に対し熱可塑性樹脂粒状物またはパウダー10
0 〜2000重量部である。熱可塑性樹脂粒状物またはパウ
ダーの割合が過大になると、フッ素樹脂の均一な分散が
困難になる。
【0011】また、本発明においては、このフッ素樹脂
含有熱可塑性樹脂組成物の製造段階において、目的に応
じて各種の添加剤、充填剤等を配合することも可能であ
る。具体的には、例えば酸化防止剤、滑剤、難燃剤、着
色剤、有機・無機充填剤等が挙げられる。
【0012】上記の如きフッ素樹脂含有熱可塑性樹脂組
成物の製造において、使用する押出機としては特に制約
はなく、単軸押出機、二軸押出機、及びこれらを2段に
組み合わせた押出機等が何れも使用できる。
【0013】
【実施例】次に実施例及び比較例により本発明を具体的
に説明するが、本発明はこれらによって何ら制限を受け
るものではない。 実験例A(実施例1〜2、比較例1〜2) (1) 混合 ポリ四フッ化エチレン(商品名ホスタフロン)のパウダ
ー(平均粒径20μm )3kgとポリブチレンテレフタレー
ト樹脂のパウダー(平均粒径0.2 mm)60kgをヘンシェル
ミキサーで表1に示す時間ブレンドした。ドライアイス
の添加量とミキサー内の温度を表1に合わせて示す。使
用したヘンシェルミキサーは、以下のものである。 容量;1000リットル ヘンシェル水冷;10リットル/min 羽根;図2に示す高剪断タイプのもの 回転数;300rpm 得られたパウダー状混合物を、溶剤(ヘキサフルオロプ
ロパノール)中でポリブチレンテレフタレート樹脂を溶
解し、残存ポリ四フッ化エチレンのパウダーを光学顕微
鏡で観察し、その分散状態を下記の3段階で評価した。
結果を表1に示す。 [分散状態の評価] ◎;繊維化しないで、100 μm 以下の粒子に分散 ○;繊維化しているが、100 〜150 μm に粒子化が進ん
でいる ×;繊維化がすすみ、400 μm 以上の粒子が存在する (2) 溶融混練 次に、上記の如くして得られたパウダー状混合物63kgと
ポリブチレンテレフタレート樹脂チップ800kg 及び各種
添加剤30kgとをコンテナドラムミキサーで混合し、これ
を押出機で溶融混練し造粒した。得られたフッ素樹脂含
有ポリブチレンテレフタレート樹脂組成物を成形機にか
け、30mm×40mmの厚さ3mmのプレートに成形し、成形板
表面のポリ四フッ化エチレンのホワイトスペックの個数
を測定した。結果を表1に示す。
【0014】
【表1】
【0015】実験例B(実施例3〜8、比較例3〜5) 上記実験例Aと同様のポリ四フッ化エチレンのパウダー
10kgとポリブチレンテレフタレート樹脂のパウダー 100
kgを使用し、混合時間、ドライアイス添加量を表2に示
すように変更して、同様に評価した。結果を表2に示
す。
【0016】
【表2】
【0017】
【発明の効果】上記の説明及び実施例から明らかな如
く、本発明の方法によれば、フッ素樹脂パウダーを含有
する熱可塑性樹脂組成物の製造において、生産性の向上
とホワイトスペックの発生の低減を両立させることがで
きた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ヘンシェルミキサーの一般的な低剪断攪拌羽
根の一例を示す図で、(a) は正面図、(b) は側面図であ
る。
【図2】 ヘンシェルミキサーの高剪断攪拌羽根の一例
を示す図で、(a) は正面図、(b) は側面図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C08L 101/00 C08L 101/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性樹脂パウダー100 重量部に対し
    フッ素樹脂パウダー0.1 〜100 重量部を混合するにあた
    り、平均粒径が0.1 〜1mmの熱可塑性樹脂パウダー及び
    平均粒径が1〜500 μm のフッ素樹脂パウダーを用い、
    且つ、混合機内を、該フッ素樹脂の軟化点(ガラス転移
    点)以下に温度制御して混合することを特徴とする熱可
    塑性樹脂とフッ素樹脂の混合方法。
  2. 【請求項2】 温度制御が、混合機へのドライアイスの
    投入により行われる請求項1記載の混合方法。
  3. 【請求項3】 熱可塑性樹脂が、熱可塑性ポリエステル
    樹脂、ポリアセタール樹脂及びポリアリーレンサルファ
    イド樹脂から選択されたものである請求項1又は2記載
    の混合方法。
  4. 【請求項4】 熱可塑性樹脂が、ポリブチレンテレフタ
    レート樹脂である請求項3記載の混合方法。
  5. 【請求項5】 フッ素樹脂が、ポリ四フッ化エチレンで
    ある請求項1〜4の何れか1項記載の混合方法。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5の何れか1項記載の混合方
    法によって熱可塑性樹脂パウダーとフッ素樹脂パウダー
    を混合し、押出機で溶融混練することを特徴とするフッ
    素樹脂含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
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