JP4127534B2 - Masterbatch and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、射出成形品、モールド成形品、フィルム、繊維などの各種プラスチック成形品の着色に使用するマスターバッチおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a masterbatch used for coloring various plastic molded products such as injection molded products, molded products, films and fibers, and a method for producing the same.

射出成形品、モールド成形品、フィルム、繊維などの各種プラスチック成形品を着色する際に、着色剤としてマスターバッチを使用する方法は、原液着色方法と比べて製造ラインの汚染を少なくすることができ、また、全量を加工するカラーコンパウンドを用いる方法と比べても経済的に有利であり、さらに顔料を直接プラスチックに混合するドライブレンド方法と比べても成形品における色むらが少ない点を評価されて多用されてきた。しかし、原液着色方法やカラーコンパウンド方法に比べると成形品に発生する色むらの点では劣っていた。   When coloring various plastic molded products such as injection molded products, molded products, films, fibers, etc., the method of using a master batch as a colorant can reduce the contamination of the production line compared to the stock solution coloring method. In addition, it is economically advantageous compared to the method using a color compound for processing the whole amount, and further, it is evaluated for the fact that there is less color unevenness in the molded product than the dry blend method in which the pigment is directly mixed with the plastic. It has been used a lot. However, it is inferior in terms of color unevenness occurring in the molded product as compared with the stock solution coloring method and the color compound method.

従来、マトリックス樹脂としてのポリエチレンなどのポリオレフィンに高含量の無機粒子を配合したマスターバッチを製造する際に、無機粒子の混合むらを少なくする目的で、一般に分散剤としてワックス類を配合してマトリックス樹脂の溶融時の流動性を高める方法が採用されている。しかし、ワックス類の使用量が多過ぎるとマスターバッチ成分の混練に際して混合装置のブレードやスクリューが滑りすぎて、得られるマスターバッチにおいて混合むらが大きくなり、例えば、射出成形品の衝撃強度や引張強さなどの機械的強度を低下したり、成形品表面に色むら、色わかれ、すじなどのフローマークが発生し、光沢も低下し、成形品の商品価値が低下する。   Conventionally, when manufacturing a masterbatch in which a high content of inorganic particles is blended with a polyolefin such as polyethylene as a matrix resin, the matrix resin is generally blended with a wax as a dispersant for the purpose of reducing uneven mixing of the inorganic particles. A method for improving the fluidity at the time of melting is adopted. However, if the amount of wax used is too large, the blades and screws of the mixing device will slip too much during kneading of the master batch components, resulting in large mixing unevenness in the resulting master batch, for example, impact strength and tensile strength of injection molded products. The mechanical strength such as the thickness is reduced, or the flow mark such as uneven color, fading and streaks is generated on the surface of the molded product, the gloss is also lowered, and the commercial value of the molded product is lowered.

特許文献1には、ワックス類にソルビトール系化合物および/または安息香酸系化合物を配合し、上記欠点を改善する提案がなされている。しかし、該提案では成形品における色むらは改善されているが、成形品の機械的強度の低下に対する記載がなく、低分子量ワックスの使用による成形品の物性低下が避けられていない。また、特許文献2にポリプロピレンとポリオレフィンゴムと少量のワックスによる成形品の耐衝撃強度を改善する提案がなされている。しかし、この提案では成形品の機械的物性は改善されているが、成形品の色むら防止に対する記載がなく、配慮がなされていない。   Patent Document 1 proposes to improve the above-mentioned drawbacks by blending a sorbitol compound and / or a benzoic acid compound with waxes. However, in this proposal, although the color unevenness in the molded product is improved, there is no description about the decrease in the mechanical strength of the molded product, and the deterioration of the physical properties of the molded product due to the use of low molecular weight wax is inevitable. Patent Document 2 proposes to improve the impact strength of a molded product using polypropylene, polyolefin rubber and a small amount of wax. However, in this proposal, although the mechanical properties of the molded product are improved, there is no description about prevention of uneven color of the molded product, and no consideration is given.

上記のように従来の提案では、成形品の機械的物性と色むら防止の両者を満足することのできるマスターバッチの提案がなされていなかった。
特開平5−339442号公報 特開2002−3667公報
As described above, the conventional proposal has not proposed a master batch that can satisfy both the mechanical properties of the molded product and the prevention of uneven color.
JP-A-5-339442 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-3667

本発明の目的は、機械的物性と色むら防止の両者を満足する着色成形品を製造することができるマスターバッチおよびその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a masterbatch capable of producing a colored molded article satisfying both mechanical properties and color unevenness prevention, and a production method thereof.

上記目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、独立気泡として炭酸ガスを0.5〜2質量%含有し、顔料および/または充填剤、分散剤およびポリオレフィンまたはポリスチレン系樹脂からなることを特徴とするマスターバッチを提供する。該本発明においては、上記ポリオレフィン樹脂が、ポリオレフィンゴムを含有することが好ましい。   The above object is achieved by the present invention described below. That is, the present invention provides a master batch characterized in that it contains 0.5 to 2% by mass of carbon dioxide gas as closed cells and is composed of a pigment and / or a filler, a dispersant, and a polyolefin or polystyrene resin. In the present invention, the polyolefin resin preferably contains a polyolefin rubber.

また、本発明は、顔料、充填剤および分散剤を混練する際に、炭酸ガスを超臨界または亜臨界状態で注入することを特徴とする前記のマスターバッチの製造方法を提供する。   The present invention also provides the method for producing a masterbatch, wherein carbon dioxide is injected in a supercritical or subcritical state when the pigment, filler and dispersant are kneaded.

本発明のマスターバッチは、機械的物性と色むら防止の両者を満足する着色成形品を与えるマスターバッチであり、樹脂に混合して使用する際に、溶融したマスターバッチ内の独立気泡内に封入された炭酸ガスによりマスターバッチが膨張し、体積が増加することにより被着色樹脂(希釈樹脂)との混合効果が向上し、成形品の機械的強度を低下させることなく色むら防止の向上に寄与することができる。   The masterbatch of the present invention is a masterbatch that gives a colored molded product that satisfies both mechanical properties and color unevenness prevention. When mixed with a resin, the masterbatch is enclosed in closed cells in the molten masterbatch. The carbon dioxide gas expands the master batch and increases the volume, thereby improving the mixing effect with the resin to be colored (diluted resin) and contributing to the prevention of uneven color without reducing the mechanical strength of the molded product. can do.

次に好ましい実施の形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
本発明のマスターバッチは、該マスターバッチ製造時に混合される炭酸ガスを独立気泡として0.5〜2質量%含有していることが特徴である。炭酸ガスの含有量は、供給した炭酸ガスがそのままマスターバッチの独立気泡内に残存すると仮定している。この仮定は、水とキシレンの相分離した液中にマスターバッチを溶解し、水に溶解した炭酸ガスを滴定により定量したところ、その誤差10%未満であった。炭酸ガスの含有量が少な過ぎると、炭酸ガス超臨界または亜臨界状態でのマスターバッチと希釈樹脂との混合効果に対する寄与が不足する。炭酸ガスが多過ぎるとマスターバッチ製造時点での冷却不足によるペレット状マスターバッチの膨張が大きく、ペレットサイズを維持するためにカット速度を速めなければならないが、対応できない分が生産性の低下となり好ましくない。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments.
The master batch of the present invention is characterized in that it contains 0.5 to 2% by mass of carbon dioxide gas mixed at the time of producing the master batch as closed cells. The content of carbon dioxide is assumed to be that the supplied carbon dioxide remains in the closed cells of the master batch. This assumption was that the error was less than 10% when the masterbatch was dissolved in a phase-separated liquid of water and xylene and the carbon dioxide dissolved in water was quantified by titration. If the content of carbon dioxide is too small, the contribution to the mixing effect of the master batch and diluted resin in the supercritical or subcritical state of carbon dioxide is insufficient. If there is too much carbon dioxide gas, the expansion of the pellet master batch due to insufficient cooling at the time of master batch production will be large, and it will be necessary to increase the cutting speed in order to maintain the pellet size. Absent.

炭酸ガスの超臨界条件は、温度が約30℃以上、圧力が約7MPa以上であり、亜臨界条件は温度、圧力のいずれか一方が上記範囲外にあると一般的に言われている。本発明のマスターバッチ製造条件は、最高温度150℃以上、最高圧力2MPa以上が良い。より好ましくは180℃以上、さらに好ましくは220℃以上である。   The supercritical condition of carbon dioxide gas is generally said that the temperature is about 30 ° C. or higher and the pressure is about 7 MPa or higher, and the subcritical condition is generally said that either the temperature or the pressure is outside the above range. The master batch production conditions of the present invention are preferably a maximum temperature of 150 ° C. or higher and a maximum pressure of 2 MPa or higher. More preferably, it is 180 degreeC or more, More preferably, it is 220 degreeC or more.

本発明で使用するマスターバッチの主原料(マトリックス樹脂)であるポリオレフィン系樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、リニアー低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン・ポリプロピレンブロック共重合物、ポリエチレン・ポリプロピレンランダム共重合物などのオレフィン系ホモポリマーおよびコポリマーが挙げられる。中でポリエチレン・ポリプロピレンブロック共重合物、ポリエチレン・ポリプロピレンランダム共重合物などはその物性からポリオレフィンゴムとも言われる。   Examples of the polyolefin resin that is the main raw material (matrix resin) of the masterbatch used in the present invention include, for example, low density polyethylene, linear low density polyethylene, high density polyethylene, polypropylene, polyethylene / polypropylene block copolymer, polyethylene / polypropylene. Examples include olefin homopolymers and copolymers such as random copolymers. Among them, polyethylene / polypropylene block copolymers and polyethylene / polypropylene random copolymers are also called polyolefin rubbers because of their physical properties.

また、ポリスチレン系樹脂としては、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレンコポリマー、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレンコポリマーなどが挙げられる。マスターバッチの主原料であるマトリックス樹脂は、被着色樹脂と同じ素材を選定することが最終成形品の機械的物性を低下させないために好ましい。   Polystyrene resins include polystyrene, acrylonitrile / styrene copolymer, acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer, and the like. As the matrix resin which is the main raw material of the master batch, it is preferable to select the same material as the resin to be colored in order not to lower the mechanical properties of the final molded product.

本発明で使用する天然無機顔料として土系顔料としては、例えば、イエローオーカー、テールベルト、ローシェンナ、カッセルアース、石膏などが挙げられ、焼成土系顔料としては、例えば、バーントシェンナ、バーントアンバーなどが挙げられ、鉱物系顔料としては、例えば、ラピスラズリ、アズライト、マラカイト、オーピメント、辰砂などが挙げられ、その他の顔料としては、例えば、珊瑚末、胡粉が挙げられる。合成無機顔料として酸化物顔料として、例えば、コバルトブルー、セルリアンブルー、コバルトバイオレット、コバルトグリーン、ジンクホワイト、チタニウムホワイト、ライトレッド、クロムオキサイドグリーン、マルスブラックなどが挙げられ、水酸化物顔料としては、例えば、ビリジャン、イエローオーカー、アルミナホワイトなどが挙げられ、硫化物顔料としては、例えば、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、バーミリオン、リトポンなどが挙げられ、珪酸塩顔料としては、例えば、ウルトラマリーン、タルク、ホワイトカーボン、クレーなどが挙げられ、燐酸塩顔料としては、例えば、ミネラルバイオレット、ローズコバルトバイオレットなどが挙げられ、炭酸塩顔料としては、例えば、シルバーホワイト、炭酸カルシウムなどが挙げられ、金属粉類顔料としては、例えば、金粉、ブロンズ粉、アルミニウム粉などが挙げられ、その他の顔料としては、例えば、アイボリーブラック、ピーチブラック、ランプブラック、カーボンブラック、プルシャンブルー、オーレオリン、雲母などが挙げられる。   Examples of the natural inorganic pigment used in the present invention include yellow ocher, tail belt, low senna, kassel earth, gypsum, and the like, and examples of the fired earth pigment include burnt senna, burnt amber, and the like. Examples of mineral pigments include lapis lazuli, azurite, malachite, opiment, and cinnabar, and examples of other pigments include powder and pepper powder. Examples of the synthetic inorganic pigment include oxide pigments such as cobalt blue, cerulean blue, cobalt violet, cobalt green, zinc white, titanium white, light red, chrome oxide green, and mars black. Examples include viridan, yellow ocher, and alumina white. Examples of the sulfide pigment include cadmium yellow, cadmium red, vermilion, and lithopone. Examples of the silicate pigment include ultramarine, talc, Examples of the phosphate pigment include mineral violet and rose cobalt violet. Examples of the carbonate pigment include silver white and calcium carbonate. Examples of metal powder pigments include gold powder, bronze powder, and aluminum powder. Examples of other pigments include ivory black, peach black, lamp black, carbon black, Prussian blue, Examples include aureolin and mica.

有機顔料としては、染付けレーキ顔料(アリザリンレーキ、ローダミンレーキなど)、アゾ顔料(ファーストイエロー、ジスアゾイエロー、ナフトールレッド、クロモフタルイエロー、クロモフタルレッド、ニッケルアゾイエロー、ベンズイミダゾロンイエローなど)、フタロシアニン顔料(フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーンなど)、縮合多環顔料(チオインジゴ、ペリレンレッド、ジオキサジンバイオレット、キナクリドンレッド、ペリノン、イソインドリノン、アゾチメンなど)および蛍光顔料などが挙げられる。   Organic pigments include dyed lake pigments (alizarin lake, rhodamine lake, etc.), azo pigments (first yellow, disazo yellow, naphthol red, chromophthal yellow, chromophthal red, nickel azo yellow, benzimidazolone yellow, etc.), phthalocyanine pigments (Phthalocyanine blue, phthalocyanine green, etc.), condensed polycyclic pigments (thioindigo, perylene red, dioxazine violet, quinacridone red, perinone, isoindolinone, azothymene, etc.) and fluorescent pigments.

充填剤としては、例えば、ガラス繊維、タルク、クレイ、ワラストナイト、炭酸カルシウム、珪藻土、硫酸バリウム、ベントナイト、石粉およびシリカなどの無機材料、パルプ粉、木材粉、ケナフ粉、デンプン、骨粉、貝粉、キチン粉などの有機材料が挙げられる、   Examples of the filler include inorganic materials such as glass fiber, talc, clay, wollastonite, calcium carbonate, diatomaceous earth, barium sulfate, bentonite, stone powder and silica, pulp powder, wood powder, kenaf powder, starch, bone powder, shellfish Organic materials such as powder and chitin powder are listed.

分散剤としては、例えば、ステアリン酸、12−ヒドロキシステアリン酸などの高級脂肪酸、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウムなどの高級脂肪酸金属塩、天然ワックス類、多価アルコール部分エステル類、パラフィンワックス、低分子量ポリエチレンなどの炭化水素、ステアリルアルコール、ポリエチレングリコールなどのアルコール類、シリコーン化合物、不飽和カルボン酸などで変性されたポリオレフィン、脂肪酸アミドまたはその誘導体などが挙げられる。   Examples of the dispersant include higher fatty acids such as stearic acid and 12-hydroxystearic acid, higher fatty acid metal salts such as calcium stearate and magnesium stearate, natural waxes, polyhydric alcohol partial esters, paraffin wax, and low molecular weight polyethylene. And hydrocarbons such as stearyl alcohol and polyethylene glycol, silicone compounds, polyolefins modified with unsaturated carboxylic acids, fatty acid amides or derivatives thereof, and the like.

中では、ラウリン酸アミド、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、ベヘン酸アミド、エルカ酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、N−ステアリルエルカアミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどが好ましく、より好ましくはラウリン酸アミド、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、ベヘン酸アミド、エルカ酸アミドなどのモノアミドである。   Among them, lauric acid amide, stearic acid amide, oleic acid amide, behenic acid amide, erucic acid amide, ethylene bis stearic acid amide, methylene bis stearic acid amide, ethylene bis oleic acid amide, N-stearyl erucamide, hexamethylene bis Stearic acid amide is preferable, and monoamides such as lauric acid amide, stearic acid amide, oleic acid amide, behenic acid amide, and erucic acid amide are more preferable.

顔料および/または充填剤の配合量はマスターバッチ全体の80容量%程度が最大で、それ以上になると被着色樹脂(希釈樹脂)と混合して着色成形品を成形する際に、前記顔料または充填剤が被着色樹脂中において分散不良となり、成形品の色むらの発生や機械的物性の低下に繋がりやすい。また、前記分散剤の配合量は、できるだけ少ないほうが、得られる成形品の機械的物性の低下が少なく好ましい。顔料、充填剤あるいは分散剤を炭酸ガス超臨界または亜臨界の状態で混合するため、マトリックス樹脂の見かけ粘度が約30%低下し、顔料および/または充填剤の配合量が同じでも分散剤を本発明では少なくすることができる。そのため、得られる成形品の機械的物性の低下も小さくすることができる。   The blending amount of the pigment and / or filler is about 80% by volume of the entire master batch, and when it exceeds that, the pigment or filler is mixed with the colored resin (diluted resin) to form a colored molded product. The agent becomes poorly dispersed in the resin to be colored, which easily leads to uneven color of the molded product and deterioration of mechanical properties. Further, it is preferable that the blending amount of the dispersing agent is as small as possible, since there is little decrease in mechanical properties of the obtained molded product. Since the pigment, filler, or dispersant is mixed in a supercritical or subcritical state of carbon dioxide gas, the apparent viscosity of the matrix resin is reduced by about 30%, and the dispersant is added even if the blending amount of the pigment and / or filler is the same. In the invention, it can be reduced. Therefore, the deterioration of mechanical properties of the obtained molded product can be reduced.

本発明のマスターバッチを製造する際に、粒度が異なる樹脂、顔料、充填剤および分散剤などを混合するため、ヘンシェルミキサーなどの高速回転型攪拌混合機で上記配合成分を予備攪拌混練し、その後超臨界または亜臨界の状態で押出機によりさらに混合し、マスターバッチをペレットに成形することが好ましい。   When the masterbatch of the present invention is produced, in order to mix resins, pigments, fillers, dispersants, and the like having different particle sizes, the above ingredients are pre-stirred and kneaded with a high-speed rotary mixer such as a Henschel mixer, and then It is preferable to further mix by an extruder in a supercritical or subcritical state to form the master batch into pellets.

本発明において、炭酸ガスの超臨界または亜臨界の状態で混合押し出しする押し出し機は、原料供給部、炭酸ガス注入部、圧縮混練部、減圧部、計量部およびダイスの構成が好ましい。ダイスから紐状に押し出された混合物(索)は水中に押し出され、水中カッターでカットされるか、冷却槽で冷却した後、カッターでカットされる。押し出し機の設定温度は、マトリックス樹脂により異なるが、ポリオレフィン樹脂の場合、一般的にはダイス温度が180℃〜250℃である。   In the present invention, the extruder for mixing and extruding carbon dioxide gas in a supercritical or subcritical state preferably has a raw material supply unit, a carbon dioxide gas injection unit, a compression kneading unit, a decompression unit, a metering unit, and a die. The mixture (cord) extruded from the die in a string shape is extruded into water and cut with an underwater cutter or cooled with a cooling tank and then cut with a cutter. The set temperature of the extruder varies depending on the matrix resin, but in the case of a polyolefin resin, the die temperature is generally 180 ° C to 250 ° C.

ダイスから押出される紐状の混合物(索)は、その直径、温度、冷却槽の温度、吐出量、炭酸ガス含有量、原料の粘度、炭酸ガスの拡散速度により膨張度合いが変化する。運転中に制御し易いファクターは、ダイス温度、吐出量および冷却槽の温度である。これらを調節することにより、紐状物、即ちペレットの膨張率を調整することができる。この膨張率は特に密度の大きい無機充填剤をマトリックス樹脂に多く配合する場合に重要である。   The degree of expansion of the string-like mixture (cord) extruded from the die varies depending on its diameter, temperature, cooling tank temperature, discharge amount, carbon dioxide content, raw material viscosity, and carbon dioxide diffusion rate. Factors that are easy to control during operation are the die temperature, the discharge rate, and the cooling bath temperature. By adjusting these, the expansion rate of the string-like material, that is, the pellet can be adjusted. This expansion coefficient is particularly important when a large amount of a high density inorganic filler is blended in the matrix resin.

上記にようにペレット状マスターバッチの膨張率を調整することができるため、上記ペレット状マスターバッチの見かけ密度を調整することができる。ペレット状マスターバッチと希釈ペレット(被着色樹脂)の予備混合を均一にするためには、ペレット状マスターバッチの直径、長さなどの形状と比重をできるだけペレット状被着色樹脂の直径、長さなどの形状に近くすることが大切で、本発明のマスターバッチはその調整が可能である。   Since the expansion rate of the pellet master batch can be adjusted as described above, the apparent density of the pellet master batch can be adjusted. In order to make the pre-mixing of the pellet-shaped master batch and the diluted pellet (colored resin) uniform, the diameter and length of the pellet-shaped master batch and the specific gravity of the pellet-shaped colored resin as long as possible It is important that the shape of the master batch of the present invention is adjusted.

本発明のマスターバッチは、例えば、インフレーションフィルムなどの各種成形品の着色原料として使用される。マスターバッチの希釈率(被着色樹脂との混合比)は10〜50倍程度である。例えば、インフレーションフィルムの成形においては、装置の供給ホッパーからマスターバッチと希釈樹脂(被着色樹脂)とが混合されて成形装置に供給される。例えば、インフレーションフィルム用の押し出し機はフルフラットスクリューが多く、混練効率があまり良くないが、本発明のマスターバッチは装置の圧縮部で膨張し、マスターバッチと希釈樹脂との混練効果が向上する。炭酸ガスは混練時に大半が除去され、押し出し機のダイスから出た瞬間に残りも外界に放出されるため、成形されるフィルムなどの成形品に穴が開いたりボイドが発生することもない。   The master batch of the present invention is used as a coloring raw material for various molded articles such as an inflation film. The dilution ratio of the master batch (mixing ratio with the resin to be colored) is about 10 to 50 times. For example, in forming an inflation film, a master batch and a diluted resin (colored resin) are mixed from a supply hopper of the apparatus and supplied to the forming apparatus. For example, an extruder for an inflation film has many full flat screws and kneading efficiency is not so good. However, the master batch of the present invention expands in the compression section of the apparatus, and the kneading effect between the master batch and the diluted resin is improved. Most of the carbon dioxide gas is removed at the time of kneading, and the remainder is released to the outside as soon as it comes out of the die of the extruder, so that no holes or voids are formed in a molded product such as a film to be molded.

射出成形においても、射出成形金型にもガス抜き穴があり、炭酸ガスのエンタルピーが小さいため、残留水分によるフラッシュのような欠点は、残留炭酸ガスにより発生しない。   Even in the injection molding, since the injection mold has a vent hole and the enthalpy of carbon dioxide gas is small, defects such as flash due to residual moisture do not occur due to the residual carbon dioxide gas.

次に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
[実施例1]
MFR(荷重2.16kg、オリフィス径2mm、オリフィス長さ10mm、温度190℃、測定時間10分の流下グラム数)が20の高密度ポリエチレン40質量部、タルク80質量部、ワックス20質量部、分散剤(エルカミド)2質量部およびカーボンブラック10質量部をヘンシェルミキサーにより、130℃で予備混練混合した後、スクリュー径50mm、原料供給部、炭酸ガス注入部、圧縮混練部、減圧部、計量部およびダイスの構成からなる押し出し機に供給した。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[Example 1]
40 parts by mass of high-density polyethylene with MFR (load 2.16 kg, orifice diameter 2 mm, orifice length 10 mm, temperature 190 ° C., measurement time 10 minutes) 20 parts by mass, talc 80 parts by mass, wax 20 parts by mass, dispersion 2 parts by mass of an agent (erucamide) and 10 parts by mass of carbon black were pre-kneaded and mixed at 130 ° C. with a Henschel mixer, and then a screw diameter of 50 mm, a raw material supply unit, a carbon dioxide injection unit, a compression kneading unit, a decompression unit, a metering unit, and It was fed to an extruder consisting of a die.

炭酸ガスを、マスターバッチ総質量に対し1質量%になるように押出し機内に供給し、圧縮混練部の最高温度を250℃、7MPaの炭酸ガス超臨界状態とし、減圧部で2MPaに圧力を低下し、100メッシュのフィルターを通し、0.5mmのノズル径から4℃の冷却槽水中に紐状の押出し物を押し出し、紐状押出し物を引き取りカッターで長さ2mmにカットし、本発明のマスターバッチペレットAを製造した。該ペレットAの直径は0.7mmであった。ペレットAの機械方向断面を走査型電子顕微鏡観察で観察したところ層状の縞模様が見られた。ペレットAの機械方向に垂直な断面では小さな独立気泡が見られた。ペレットAの見かけ比重は1.31であった。100℃で3分間加熱したところ、加熱後のペレットAは、直径が3.2mm、長さが1.5mmに変化し、体積は15.7倍に膨張した。   Carbon dioxide gas is fed into the extruder so as to be 1% by mass with respect to the total mass of the master batch, and the maximum temperature of the compression kneading part is brought to a supercritical state of carbon dioxide gas of 250 ° C. and 7 MPa, and the pressure is reduced to 2 MPa in the decompression part. Then, a string-like extrudate is extruded through a 100-mesh filter through a nozzle diameter of 0.5 mm into cooling bath water at 4 ° C., and the string-like extrudate is taken out and cut into a length of 2 mm by a cutter. Batch pellet A was produced. The diameter of the pellet A was 0.7 mm. When the cross section in the machine direction of the pellet A was observed with a scanning electron microscope, a layered stripe pattern was observed. In the cross section perpendicular to the machine direction of pellet A, small closed cells were observed. The apparent specific gravity of pellet A was 1.31. When heated at 100 ° C. for 3 minutes, the heated pellet A changed to 3.2 mm in diameter and 1.5 mm in length, and the volume expanded 15.7 times.

上記製造方法において、冷却槽の水温条件のみを50℃に上げる以外は上記と同様にしてマスターバッチペレットBを製造した。得られたペレットBの直径は0.85mmと太くなり、見かけ比重は0.98とほぼ高密度ポリエチレンの比重0.95と同じになった。ペレットBの機械方向に垂直な断面ではペレットAより大きな独立気泡が見られたが、単位質量あたりの独立気泡の数はペレットAとBとの間に有意差がなかった。   In the said manufacturing method, the masterbatch pellet B was manufactured like the above except raising only the water temperature conditions of a cooling tank to 50 degreeC. The obtained pellet B had a diameter as large as 0.85 mm and an apparent specific gravity of 0.98, which was substantially the same as the specific gravity of 0.95 of high-density polyethylene. In the cross section perpendicular to the machine direction of pellet B, closed cells larger than pellet A were observed, but the number of closed cells per unit mass was not significantly different between pellets A and B.

参考例として上記ペレットAの製造方法において炭酸ガスを供給しない以外は上記と同様にしてペレットCを製造した。
以上のペレットA〜Cを用いて着色成形品を成形し、各着色成形品に発生する色むらを比較する試験を行なった。この試験では、発生する色むらの差が判断しやすいように希釈倍率を上げ、ペレットA、BおよびCと希釈用高密度ポリエチレンをそれぞれ1:100の質量比で回転ドラム式ミキサーを使用し10分間混合した。混合ペレットを逐次取り出し、100分割し、10分割毎に射出成形機でサンプルプレートを成形した。各プレートの肉眼観察により色むらの程度を比較した。
As a reference example, a pellet C was produced in the same manner as above except that carbon dioxide gas was not supplied in the method for producing the pellet A.
A colored molded product was molded using the above pellets A to C, and a test was performed to compare color unevenness generated in each colored molded product. In this test, the dilution ratio was increased so that the difference in color unevenness generated could be easily judged, and pellets A, B and C and high-density polyethylene for dilution were each used at a mass ratio of 1: 100 using a rotating drum mixer. Mixed for minutes. The mixed pellet was sequentially taken out and divided into 100, and a sample plate was formed with an injection molding machine every 10 divisions. The degree of color unevenness was compared by visual observation of each plate.

ペレットAを用いて成形したサンプルプレートには色むら、色筋は認められなかったが、分割により色濃度差が認められた。これはペレットAと希釈樹脂のペレットとの比重差による混合むらに起因する。ペレットBを用いて成形したサンプルプレートには色むら、色筋、分割による色濃度差は認められなかった。一方、参考例のペレットCを用いて成形したサンプルプレートには色むら、色筋、分割による色濃度差が認められた。   In the sample plate molded using the pellet A, no color unevenness or color streak was observed, but a difference in color density was observed due to the division. This is due to uneven mixing due to the specific gravity difference between the pellet A and the pellet of the diluted resin. In the sample plate formed using the pellet B, no color unevenness, color streaking, or color density difference due to division was observed. On the other hand, color unevenness, color streaking, and color density difference due to division were observed in the sample plate formed using the pellet C of the reference example.

[実施例2]
MFR(荷重2.16kg、オリフィス径2mm、オリフィス長さ10mm、温度190℃、測定時間10分の流下グラム数)が20の高密度ポリエチレン40質量部、タルク80質量部、ワックス2質量部、分散剤(エルカミド)1質量部およびカーボンブラック10質量部をヘンシェルミキサーにより、130℃で予備混練混合した後、スクリュー径50mm、原料供給部、炭酸ガス注入部、圧縮混練部、減圧部、計量部およびダイスの構成からなる押し出し機に供給した。
[Example 2]
40 parts by mass of high-density polyethylene with MFR (load 2.16 kg, orifice diameter 2 mm, orifice length 10 mm, temperature 190 ° C., measurement time 10 minutes) 20 parts by mass, talc 80 parts by mass, wax 2 parts by mass, dispersion 1 part by weight of an agent (erucamide) and 10 parts by weight of carbon black were pre-kneaded and mixed at 130 ° C. with a Henschel mixer, and then a screw diameter of 50 mm, a raw material supply part, a carbon dioxide injection part, a compression kneading part, a decompression part, a weighing part, and It was fed to an extruder consisting of a die.

炭酸ガスを、マスターバッチの総質量に対し1質量%になるように押出し機に供給し、装置の圧縮混練部の最高温度を250℃、7MPaの炭酸ガス超臨界状態とし、減圧部で2MPaに圧力を低下し、100メッシュのフィルターを通し、0.5mmのノズル径から4℃の冷却槽水中に索を押し出し、索を引き取りカッターで長さ2mmにカットし、本発明のマスターバッチペレットDを製造した。該ペレットDの直径は0.7mmであった。ペレットDの機械方向断面を走査型電子顕微鏡観察で観察したところ層状の縞模様が見られた。ペレットDの機械方向に垂直な断面では小さな独立気泡が見られた。ペレットDの見かけ比重は1.43であった。   Carbon dioxide gas is supplied to the extruder so as to be 1% by mass with respect to the total mass of the master batch, the maximum temperature of the compression kneading part of the apparatus is set to 250 ° C. and 7 MPa of carbon dioxide gas supercritical state, and the decompression part to 2 MPa. Reduce the pressure, pass through a 100 mesh filter, extrude the cable from the nozzle diameter of 0.5mm into the cooling bath water at 4 ° C, pull the cable and cut it to 2mm in length with the cutter, master batch pellet D of the present invention Manufactured. The diameter of the pellet D was 0.7 mm. When the cross section in the machine direction of the pellet D was observed with a scanning electron microscope, a layered stripe pattern was observed. In the cross section perpendicular to the machine direction of pellet D, small closed cells were observed. The apparent specific gravity of pellet D was 1.43.

上記製造方法において、冷却槽の水温条件のみを60℃に上げる以外は上記と同様にしてマスターバッチペレットEを製造した。得られるペレットEの直径は0.90mmと太くなり、見かけ比重は0.95と高密度ポリエチレンの比重0.95と殆ど同じになった。ペレットEの機械方向に垂直な断面ではペレットDより大きな独立気泡が見られたが、単位質量あたりの独立気泡の数はペレットDとEとの間に有意差がなかった。   In the above production method, master batch pellets E were produced in the same manner as above except that only the water temperature condition of the cooling bath was raised to 60 ° C. The diameter of the obtained pellet E was as thick as 0.90 mm, and the apparent specific gravity was 0.95, which was almost the same as the specific gravity of high density polyethylene of 0.95. In the cross section perpendicular to the machine direction of pellet E, closed cells larger than pellet D were observed, but the number of closed cells per unit mass was not significantly different between pellets D and E.

参考のため、上記実施例において、炭酸ガスの供給量を0.2質量%にしてマスターバッチペレットを製造すると、マスターバッチペレットの時点でペレットに色むらが見られた。また、上記実施例において炭酸ガスの供給量を5質量%に増加してマスターバッチペレットを製造すると、水温50℃でペレットの直径が4mmを越え、希釈樹脂のペレットサイズと大きく異なり、該ペレットと希釈樹脂ペレットを混合したものは一般の押し出し機での食い込み不良が懸念された。また、上記混合物を用いて射出成形でプレートを成形すると、射出成形プレート中に僅かではあったが気泡の残存が認められた。   For reference, in the above example, when master batch pellets were produced with a carbon dioxide gas supply amount of 0.2% by mass, uneven color was observed in the pellets at the time of the master batch pellets. Further, when the master batch pellets were manufactured by increasing the supply amount of carbon dioxide gas to 5% by mass in the above examples, the pellet diameter exceeded 4 mm at a water temperature of 50 ° C., which was greatly different from the pellet size of the diluted resin. What mixed dilution resin pellets was worried about the bite in a general extruder. Further, when a plate was molded by injection molding using the above mixture, bubbles remained in the injection molded plate, although they were slight.

本発明のマスターバッチは、機械的物性と色むら防止の両者を満足する着色成形品を与えるマスターバッチであり、樹脂に混合して使用する際に、溶融したマスターバッチ内の独立気泡内に封入された炭酸ガスによりマスターバッチが膨張し、体積が増加することにより被着色樹脂(希釈樹脂)との混合効果が向上し、成形品の機械的強度を低下させることなく色むら防止の向上に寄与することができる。
The masterbatch of the present invention is a masterbatch that gives a colored molded product that satisfies both mechanical properties and color unevenness prevention. When mixed with a resin, the masterbatch is enclosed in closed cells in the molten masterbatch. The carbon dioxide gas expands the master batch and increases the volume, thereby improving the mixing effect with the resin to be colored (diluted resin) and contributing to the prevention of uneven color without reducing the mechanical strength of the molded product. can do.

Claims (3)

独立気泡として炭酸ガスを0.5〜2質量%含有し、顔料および/または充填剤、分散剤およびポリオレフィンまたはポリスチレン系樹脂からなることを特徴とするマスターバッチ。   A masterbatch comprising carbon dioxide in an amount of 0.5 to 2% by mass as a closed cell and comprising a pigment and / or a filler, a dispersant, and a polyolefin or a polystyrene resin. ポリオレフィン樹脂が、ポリオレフィンゴムを含有する請求項1に記載のマスターバッチ。   The masterbatch according to claim 1, wherein the polyolefin resin contains a polyolefin rubber. 顔料、充填剤および分散剤を混練する際に、炭酸ガスを超臨界または亜臨界状態で注入することを特徴とする請求項1または2に記載のマスターバッチの製造方法。
The method for producing a masterbatch according to claim 1 or 2, wherein carbon dioxide is injected in a supercritical or subcritical state when the pigment, filler and dispersant are kneaded.
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