JP3669800B2

JP3669800B2 - ポリオレフィン混合物

Info

Publication number: JP3669800B2
Application number: JP00592897A
Authority: JP
Inventors: 洋和知
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2017-01-17
Also published as: JPH10212359A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形材料として有用な新規なポリオレフィン混合物に関する。詳しくは、無機フィラーを高充填したポリオレフィンマスターバッチペレットと希釈用ポリオレフィンペレットとの混合物の偏析を防止し、成形時の組成を均一化することが可能なポリオレフィン混合物である。
【０００２】
【従来の技術】
ポリオレフィン例えば、ポリプロピレン樹脂は周知のように、「物性」「成形性」「経済性」にバランスのとれた汎用性樹脂として、各種用途に広範囲に使用されている。
【０００３】
特に、このポリオレフィンにタルク、炭酸カルシウム、ガラス繊維などの無機フィラーを充填すると、耐熱性、剛性、耐クリープ性などの熱的、機械的特性が付与できるなどの利点があり、自動車分野を中心に大量に使用されている。
【０００４】
通常、無機フィラーを含むポリオレフィンの製造方法は、成形時に両者を所定の比率で混合したのち造粒ペレット化した後、成形機に供給されるが、該成形現場での造粒費用が新たに発生し製品コストがアップする欠点を有している。
【０００５】
上記欠点の解決策として、予め製造された、無機フィラーをポリオレフィンに通常使用する濃度より高い濃度に充填したポリオレフィンペレット（以下マスターバッチペレットともいう）を製造しておき、これに無機フィラーを実質的に含まないポリオレフィンペレット（以下希釈用ペレットともいう）を所定の割合で混合し、射出成形機や押出成形機等で直接成形する方法が採られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記方法によれば、希釈ペレットでの希釈倍率を上げることにより大幅なコスト低減が図られるが、マスターバッチペレットと希釈ペレットを混合した材料は、両者を混合中あるいは成形機への輸送中、更には成形機上ホッパー内等で、マスターバッチペレットと希釈ペレットが分離する現象、いわゆる偏析現象が発生し成形品中の無機フィラー濃度が規定量から外れ、物性、重量、製品寸法等がばらく欠点がある。
【０００７】
この偏析現象は、マスターバッチペレットと希釈用ペレットを混合したり、混合したものを空気輸送装置等で輸送する過程に於いて、ペレット同志並びにペレットと各装置の接触による摩擦の影響で静電気が発生することにより材料が帯電し、系内の壁面等へ付着することが原因であると考えられている。
【０００８】
更にマスターバッチペレットと希釈ペレットは比重が異なるために、静電気による付着量に差が生じ品質のばらつきを増大させる結果になっていると推定される。
【０００９】
この静電気による問題を解決する一般的手段として、マスターバッチペレットと希釈用ペレットに帯電防止剤を後添加し混合する方法等が提案されている。
【００１０】
例えば、特公平４−５６０５２は、ポリオレフィンに１種若しくは２種以上の添加剤を高濃度に添加して造粒したポリオレフィンマスターバッチペレットを該マスターバッチペレットと同一化学種の該添加剤を含まないポリオレフィンのペレットと混合して該混合物中の該添加剤の濃度を成形用に適した濃度とするポリオレフィンペレットの混合方法において、該混合中のペレット混合物に０．００５〜２ｐｈｒの帯電防止剤を添加して混合するポリオレフィンマスターバッチペレット混合物の分級防止方法が示されている。
【００１１】
しかしながら、上記方法において対象とするマスターバッチの例示されている添加剤の合計濃度は高々７０ｐｈｒ（約４１重量％）であり、実施例においても６０ｐｈｒ（３７．５重量％）である。
【００１２】
そして、上記対象とするマスターバッチについて、帯電防止剤を後添加することを特徴としている。
【００１３】
ところが、上記添加剤として無機充填材を使用し、該無機充填材のマスターバッチ中の配合濃度が上記範囲より更に増加すると、マスターバッチペレットと添加剤を含まない希釈ペレットに帯電防止剤を後添加して混合した場合でも、両者のペレットに強い静電気が発生し、帯電防止剤がそれぞれのペレットに付着することが判明した。
【００１４】
そして、上記混合物を成形した場合、両者が滑り合い、比重差とあいまって分離・分級を起こし、偏析するという問題が生じる。
【００１５】
【問題を解決するための手段】
上記問題点を解決すべく種々検討した結果、無機充填材を高充填したマスターバッチペレットと希釈用ペレットとの混合物において、予め希釈用ペレットにのみ帯電防止剤を添加し、これを希釈用ペレットと混合したポリオレフィン混合物が上記課題を全て解消し得ることを見い出し、本発明を提案するに至った。
【００１６】
即ち、ポリオレフィンに無機フィラーを５０〜９０重量％充填したポリオレフィンマスターバッチペレットと希釈用ポリオレフィンペレットとの混合物よりなり、実質的に該希釈用ポリオレフィンペレットのみに帯電防止剤を０．０１〜２ｐｈｒ添加し混合してなるポリオレフィン混合物である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明において使用する「ペレット」とは、平均粒径が１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲のものを言うが、マスターバッチペレットと希釈ペレットの混合物を形成させる場合には、それぞれの平均粒径の差はあまり大きくかけ離れないほうが好ましい。一般には、それぞれの径の比が、０．７〜１．３の範囲が好適である。
【００１８】
本発明において、マスターバッチペレット中の無機フィラー濃度は、生産性、コスト等を考慮して決定すれば良いが通常５０〜９０重量％の範囲となる濃度が最適であり、好ましくは６５〜８５重量％の範囲である。この無機フィラー濃度が５０重量％以下の場合は、本発明の効果が十分発揮されないばかりでなく、輸送コスト等においても不利である。また、無機フィラーの濃度が９０重量％以上の場合はマスターバッチペレット製造時において生産性に欠けたり、該ペレット中或いは希釈用ペレットとの混合物の成形時に無機フイラーの分散不良などが発生し好ましくない。
【００１９】
本発明において、無機フィラーとしては、特に制限なく使用できる。例えば、タルク、炭酸カルシウム、クレー、シリカ、マイカ、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ワラストナイト、ガラス粉、ガラスビーズ等。さらには、繊維状マグネシウムオキシサルフェート、チタン酸カリウム繊維、水酸化マグネシウム繊維、ホウ酸アルミニウム繊維、ケイ酸カルシウム繊維、炭酸カルシウム繊維等が掲げられる。これら無機フィラーは単独または２種以上の混合物を使用してもよい。
【００２０】
本発明において使用するマスターバッチペレット並びに希釈用ペレットのポリオレフィンとしては同一の種類のものでもまたは異なったものでもよい。
【００２１】
また、上記ポリオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、ブテン−１、ヘキセン−１、ヘプテン−１、オクテン−１などのα−オレフィンの単独重合体、または上記α−オレフィン同士のブロックもしくはランダム共重合体、およびこれら重合体の混合物などが掲げられる。
【００２２】
上記α−オレフィン同士のブロックあるいはランダム共重合体としては、具体的には、エチレン含有量が１０重量％以下のエチレン−プロピレンランダム共重合体やエチレン−プロピレンブロック共重合体、同じくエチレン含有量が１０重量％以下のエチレン−ブテン−１ランダム共重合体やエチレン−ブテン−１ブロック共重合体などが掲げられる。
【００２３】
更に、このポリオレフィンには、最も普通に使用される添加剤として、酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、銅害防止剤などを添加してもよい。
【００２４】
本発明を構成する希釈用ペレットには、帯電防止剤を０．０１〜２ｐｈｒの割合で添加することが、得られる混合物の偏析を無くし、均一なポリオレフィン混合物を得るために必要であり、好ましくは、０．０５〜１ｐｈｒが望ましい。
【００２５】
すなわち、通常材質が何であれ、物と物との接触によって静電気が発生するが、特に絶縁材料は静電気が強く発生し帯電する。この場合、２つの材料の一方の界面には＋の電荷が発生し、他方の材料の界面には−の電荷が発生する。本発明を構成するマスターバッチペレットと希釈用ペレットとの間にも同様な関係にあり、その混合物は＋と−の電荷によってお互いが引きつけ合い、良く混合される。この時、混合物の表面には両者の比率、容量等によって帯電電位量が計測される。しかるに、希釈用ペレットの帯電防止剤が０．０１ｐｈｒ未満の場合、混合性は良好であるものの比重の低い希釈用ペレットが混合機やホッパーなどの取り扱い装置の壁面等に付着し、混合比率が変化する。一方、２．０ｐｈｒ以上の場合は、希釈用ペレットの帯電量が小さくなり、その結果上記静電気による引きつけ合いがなくなり、マスターバッチペレットと希釈用ペレットの比重差によって混合性が低下し、分離・偏析を起こす。また、このことによって、逆にマスターバッチペレットが取り扱い装置の壁面等に付着しやすくなる。したがって、最終的に無機フィラーの濃度が変わり製品品質に悪影響を及ぼす結果となる。
【００２６】
以上の説明からも明らかなように本発明によれば、希釈用ペレットに帯電防止剤を添加することによって静電気を制御し、付着による偏析を防止すると共に、該制御された静電気を利用してマスターバッチペレットとの比重差による偏析を防止しすることができる。
【００２７】
本発明の希釈用ペレットに帯電防止剤を添加する方法は、マスターバッチペレットと混合前に添加する方法であれば特に制限されない。例えば、ポリオレフィン中に含有分散させペレット化する方法、ペレット状のポリオレフィンに帯電防止剤を塗布あるいはコーティングする等、いずれの方法でもよい。
【００２８】
また、使用する帯電防止剤としては公知の化合物であればいずれも支障なく使用できる。例えば、ラウリルジエタノールアミン、ミリスチルジエタノールアミン、パルミチルジエタノールアミン、ステアリルジエタノールアミン、オレイリルジエタノールアミン、ステアリルジエタノールアミンモノステアレート、ステアリルジエタノールアミンモノパルミテート、パルミチルジエタノールアミンモノパルミテート等の非イオン系帯電防止剤やラウリル酸ジエタノールアミド、ミリスチン酸ジエタノールアミド、パルチミン酸ジエタノールアミド、ステアリン酸ジエタノールアミド、オレイン酸ジエタノールアミド、ステアリン酸ジエタノールアミドモノステアレート等のアミド系帯電防止剤および多価アルコールの脂肪酸エステル、例えばグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ペンタエリスリトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル等のエステル系帯電防止剤から選ばれた１種若しくは２種以上の混合物である。
【００２９】
本発明のマスターバッチペレットと希釈用ペレットとの混合比率は特に制限はなく、成形された成形品の性能を勘案して決定すればよい。通常は最終無機フィラー濃度が５〜５０重量％程度が好ましい。また、本発明のマスターバッチペレットと希釈用ペレットの混合物に顔料マスターバッチペレット等、他のマスターバッチペレットを配合し、混合物としても何ら問題なく使用出来る。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明より理解されるように、本発明のポリオレフィン混合物は、該混合物の混合精度が向上すると同時に、混合機や成形機ホッパー等への付着を防止することができ、配合比率の変動、ひいては製品の品質の変動による悪影響を防ぐ効果があると同時に、経済的に最終製品を得ることが可能となる。
【００３１】
【実施例】
本発明を更に具体的に説明するために、以下に実施例および比較例、ならびに参考例を掲げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３２】
実施例１〜３
（１）無機フィラー高充填ポリオレフィンペレットの製造
ポリプロピレン２０重量％とタルク８０重量％とを高速攪拌型ミキサーで攪拌混合後、押出機にて造粒して出来たマスターバッチペレットを使用した。
【００３３】
（２）希釈用ポリオレフィンペレットの製造
ポリプロピレンに帯電防止剤を第１表に示した添加量にて造粒して出来た希釈用ＰＰペレットを使用した。
【００３４】
（３）混合
内部に混合用攪拌翼を持つ成形機ホッパー（材質：ステンレス製）上に計量装置の付いた計量混合装置（商品名：クボタカラートロニック製ミコスーパーＳＲ−１０）を射出成形機に取り付け、マスターバッチペレット２５重量％、希釈用ＰＰペレット７５重量％の割合で最終タルク量が２０重量％となるよう計量混合した。
【００３５】
（４）帯電電位量の測定
帯電防止剤の影響を参考とするため、（３）で得られた混合物の表面から１０ｃｍの位置で振動型表面電位計（商品名：春日電機製ＫＤＳ−０１０２）で最大電位量を測定した所、第１表に示す通りであった。この時の室温は２５℃、湿度は６０％ＲＨであった。
【００３６】
（５）成形及び評価
射出成形機に、長さ３４０ｍｍ、幅２２０ｍｍ、厚さ４ｍｍの形状を持つ金型を取り付け射出成形した。射出成形開始から４５ショットを成形した時点で計量混合を停止し、その後ホッパー内が空になるまで全量射出成形した。
【００３７】
得られた板状の射出成形品の数は５３枚であった。かくして成形した板の重量を成形順に重量を測定して成形開始から５ショットまでを成形初期、６〜４８ショット目までを成形中期、残り５ショットを成形終期に別けて重量変動割合（％）を算出した。また重量平均から±２％以内の板のものを合格品として、その百分率を算出したところ、第１表に示す通りであった。
【００３８】
比較例−１
希釈用ＰＰペレット中に帯電防止剤を添加しない以外は、実施例１と同様にしてポリオレフィン混合物を製造し、得られた混合物について同様な試験を行った。結果を表１に併せて示す。
【００３９】
比較例−２
希釈用ＰＰペレット中に帯電防止剤を３ｐｈｒ添加した以外は、実施例１と同様にしてポリオレフィン混合物を製造し、得られた混合物について同様な試験を行った。結果を表１に併せて示す。
【００４０】
比較例−３
実施例１において、帯電防止剤を含まないマスターバッチペレットと希釈用ＰＰペレットに別の計量機にて帯電防止剤がマスターバッチペレットと希釈用ＰＰペレットの合計量に対して１ｐｈｒとなるよう後添加し、混合した以外は同様にしてポリオレフィン混合物を製造し、得られた混合物について同様な試験を行った。結果を表１に併せて示す。
【００４１】
参考例−１
ポリプロピレン６０重量％とタルク４０重量％とを高速攪拌型ミキサーで攪拌混合後、押出機にて造粒して出来たマスターバッチペレットを使用した。
【００４２】
得られたマスターバッチペレットに最終タルク量が２０重量％になるよう、帯電防止剤を含まない希釈用ＰＰペレットを配合し、更に帯電防止剤を両者の合計量に対して１ｐｈｒとなるよう後添加させ混合した以外は、実施例と同様にしてポリオレフィン混合物を製造し、得られた混合物について同様な試験を行なった。結果を表１に併せて示す。
【００４３】
【表１】

Claims

ポリオレフィンに無機フィラーを５０〜９０重量％充填したポリオレフィンマスターバッチペレットと希釈用ポリオレフィンペレットとの混合物よりなり、実質的に該希釈用ポリオレフィンペレットにのみ帯電防止剤を０．０１〜２ｐｈｒ添加してなるポリオレフィン混合物。