JP6713095B2 - 樹脂成形体の製造方法、樹脂成形用ペレットの製造方法及び平滑性を向上する方法 - Google Patents

樹脂成形体の製造方法、樹脂成形用ペレットの製造方法及び平滑性を向上する方法 Download PDF

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Description

本発明は、樹脂成形体の製造方法、樹脂成形用ペレットの製造方法及び平滑性を向上する方法に関する。
従来より、樹脂成形体の製造方法としては、加工しやすいように樹脂組成物をペレットにし、その後成形する方法が多く採用されている。
例えば、特許文献1には、熱可塑性樹脂と60重量%〜82重量%の無機粒子とを含むペレットをTダイにより押出成形してシート状に成形する工程を有する樹脂成形体の製造方法が開示されている。
特開2013−10931号公報
しかしながら、上記のように無機粒子を多量に含む樹脂組成物のペレットを成形した場合、表面の平滑性が失われやすいという問題がある。
本発明は以上の実情に鑑みてなされたものであり、表面の平滑性が良好な樹脂成形体の製造方法を提供することを目的とする。本発明は、樹脂成形用ペレットの製造方法を提供することを目的とする。本発明は、樹脂成形体の表面の平滑性を向上する方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、ペレットに含まれる水分含有量を少なくすることで、無機粒子を多く含むにもかかわらず樹脂成形体の表面が平滑になりやすいことを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供することを目的とする。
(1) 樹脂成形体の製造方法であって、
熱可塑性樹脂と無機粒子とを含む樹脂組成物のペレットを成形する成形工程を有し、
前記ペレットに含まれる水分含有量が、該ペレットに含まれる無機粒子の質量に対して0.55質量%以下であり、
前記樹脂組成物に含まれる無機粒子の含有量が、樹脂組成物の総量に対して30質量%以上である、製造方法。
(2) 前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂を含む、(1)に記載の製造方法。
(3) 前記ポリオレフィン樹脂が、ポリプロピレン又はポリエチレンを含む、(2)に記載の製造方法。
(4) 前記無機粒子が炭酸カルシウム粒子を含む、(1)から(3)のいずれかに記載の製造方法。
(5) 前記成形工程における成形直前のペレットに含まれる水分含有量が、該ペレットに含まれる無機粒子の質量に対して0.55質量%以下である、(1)から(4)のいずれかに記載の製造方法。
(6) 樹脂成形用ペレットの製造方法であって、
熱可塑性樹脂と無機粒子とを含む樹脂組成物のペレットを調製する工程と、
前記ペレットに含まれる水分含有量を、該ペレットに含まれる無機粒子の質量に対して0.55質量%以下となるように調整する工程と、を有し、
前記樹脂組成物に含まれる無機粒子の含有量が、樹脂組成物の総量に対して30質量%以上である、製造方法。
(7) 樹脂成形体の表面の平滑性を向上する方法であって、
熱可塑性樹脂と無機粒子とを含む樹脂組成物のペレットにおいて、水分含有量を、無機粒子の質量に対して0.55質量%以下となるように調整する工程と、
前記調整後のペレットを成形する工程と、を有する方法。
本発明によれば、表面の平滑性が良好な樹脂成形体を得ることができる。
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は特にこれに限定されない。
<樹脂成形体の製造方法>
本発明は、熱可塑性樹脂と無機粒子とを含む樹脂組成物のペレットを成形する成形工程を有し、ペレットに含まれる水分含有量が、該ペレットに含まれる無機粒子の質量に対して0.55質量%以下であり、樹脂組成物に含まれる無機粒子の含有量が、樹脂組成物の総量に対して30質量%以上である、樹脂成形体の製造方法である。
ペレット中に無機粒子が含まれたまま成形する場合、多量に無機粒子が含まれると、その無機粒子に含まれる水分が蒸発しながら成形され、得られた成形体の表面の平滑性が失われると考えられる。これに対し、本発明によると、ペレットに含まれる水分含有量が、該ペレットに含まれる無機粒子の質量に対して0.55質量%以下とすることで、成形中に水分の蒸発が生じにくくなり、その結果、表面の平滑性が良好な樹脂成形体を得ることができるものと推測される。
(成形工程)
本発明における成形工程は、熱可塑性樹脂と無機粒子とを含む樹脂組成物のペレットを成形する成形工程である。また、該ペレットに含まれる水分含有量が、該ペレットに含まれる無機粒子の質量に対して0.55質量%以下であり、樹脂組成物に含まれる無機粒子の含有量が、樹脂組成物の総量に対して30質量%以上である。
本発明におけるペレットは、熱可塑性樹脂と無機粒子とを含む樹脂組成物から構成される。該ペレットに含まれる水分含有量は、ペレットに含まれる無機粒子の質量に対して0.55質量%以下であれば特に限定されないが、より良好な平滑性を得られることから、0.52質量%以下であることが好ましく、0.50質量%以下であることがより好ましく、0.48質量%以下であることがさらに好ましく、0.45質量%以下であることがさらに一層好ましく、0.42質量%以下であることがなお好ましく、0.37質量%以下であることが特に好ましく、水分を含まないことが特に好ましい。また、該ペレットに含まれる水分含有量は、ペレットに含まれる無機粒子の質量に対して0.01質量%以上であってもよい。特に、上記範囲内の無機粒子中の水分含有量は、成形直前(例えば、成形機にペレットを投入する直前)であることが好ましい。
ペレット中の無機粒子の水分含有量は、赤外線水分計(FD−660、株式会社ケット科学研究所)により、湿度50%温度23℃の雰囲気下で測定する。
ペレット中の無機粒子の含有量について、熱重量・示差熱TG−DTA測定を800℃まで行い重量減少から無機粒子の質量%を決定する。
ペレットを構成する樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂は、特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。これらのうち、無機粒子を含むと平滑性を失いやすいにもかかわらず、本発明の効果により良好な平滑性を得られることから、ポリオレフィン樹脂が好ましい。ポリオレフィン樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレンが特に好ましい。なお、熱可塑性樹脂は、既に延伸処理等がされたものや、樹脂の押出時等に発生した端材(例えば、ミミの部分)を用いてもよい。
ペレットを構成する樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂の含有量は、無機粒子や他の成分の量に応じて適宜設定してもよいが、無機粒子が多量に含まれることで相対的な量が少なくなっても、良好な平滑性の樹脂成形体が得られることから、樹脂組成物の総量に対して60質量%未満であることが好ましく、50質量%未満であることがなお好ましく、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることがさらに好ましい。また、樹脂成形体の平滑性がより良好となることから、熱可塑性樹脂の含有量は、樹脂組成物の総量に対して20質量%以上であることが好ましく、25質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることがさらに好ましい。
ペレットの形状は特に限定されず、例えば、円柱、球形、楕円球状等のペレットを成形してもよい。ペレットのサイズは、形状に応じて適宜設定すれば良いが、例えば、球形ペレットの場合、直径1〜10mmであってよい。楕円球状のペレットの場合、縦横比0.1〜1.0の楕円状とし、縦横1〜10mmであってよい。円柱ペレットの場合は、直径1〜10mmの範囲内、長さ1〜10mmの範囲内であってよい。
ペレットを構成する樹脂組成物に含まれる無機粒子の含有量は、無機粒子が多量に含まれても良好な平滑性の樹脂成形体を得られることから、樹脂組成物の総量に対して40質量%以上であることが好ましく、45質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがなお好ましく、55質量%以上であることがさらに好ましく、60質量%以上であることがより一層好ましい。他方、無機粒子の量が多すぎない方が、良好な平滑性の樹脂成形体を得られることから、無機粒子の含有量は、樹脂組成物の総量に対して80質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることがさらに好ましい。ペレットを構成する熱可塑性樹脂の水分含有量は小さいことから、ペレットに含まれる水分含有量は、無機粒子が含有する水分含有量にほぼ等しい。
無機粒子の平均粒径は、特に限定されず、例えば、0.1μm以上(0.2μm以上、0.3μm以上、0.4μm以上、0.5μm以上、0.6μm以上、0.7μm以上、0.8μm以上、0.9μm以上、1.0μm以上、1.2μm以上、1.4μm以上、1.6μm以上、1.8μm以上、2.0μm以上、3.0μm以上、4.0μm以上、5.0μm以上、6.0μm以上、7.0μm以上、8.0μm以上、9.0μm以上、10.0μm以上、15.0μm以上、20.0μm以上、30.0μm以上、40.0μm以上等)であってよく、また、45μm以下(40.0μm以下、30.0μm以下、20.0μm以下、15.0μm以下、10.0μm以下、9.0μm以下、8.0μm以下、7.0μm以下、6.0μm以下、5.0μm以下、4.0μm以下、3.0μm以下、2.0μm以下、1.8μm以下、1.6μm以下、1.4μm以下、1.2μm以下、1.0μm以下、0.9μm以下、0.8μm以下、0.7μm以下、0.6μm以下、0.5μm以下、0.4μm以下、0.3μm以下、0.2μm以下等)であってもよい。
本発明において、無機粒子の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定する。
樹脂組成物に含まれる無機粒子の種類は、特に限定されないが、例えば、炭酸カルシウム、酸化チタン、シリカ、クレー、タルク、カオリン、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、マイカ、酸化亜鉛、ドロマイト、ガラス繊維、中空ガラス等が挙げられる。これらのうち、炭酸カルシウムを用いることが好ましい。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、樹脂組成物中の無機粒子の分散性を高めるために、無機粒子の表面をあらかじめ常法に従い改質しておいてもよい。
なお、上述したペレットを構成する樹脂組成物においては、上述した無機粒子、熱可塑性樹脂以外にも、補助剤として、発泡剤、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、安定剤、帯電防止剤等を配合してもよい。
本発明の成形工程は、常法の成形方法により行うことができ、例えば、押出し成形(異型押出し成形を含む)、射出成形、真空成形、ブロー成形等により行うことができる。
得られる樹脂成形体は、上述のとおり良好な平滑性である。そのため、厚みのある樹脂成形体の用途に適しており、例えば、樹脂成形体の最小厚み(樹脂成形体において、最も厚みのない部分の厚み)が2mm以上(3mm以上、4mm以上、5mm以上、10mm以上、50mm以上等)の成形体に適している。
(ペレット調製工程)
本発明は、上記の成形工程において成形されるペレットを調製する工程をさらに有してもよい。
ペレットの調製は、上記の成形工程で述べたペレットが調製されるように、つまり、ペレットに含まれる水分含有量が、最終的に該ペレットに含まれる無機粒子の質量に対して0.55質量%以下となるように行われる。
例えば、上記の熱可塑性樹脂と無機粒子と任意成分とを混練、溶融して樹脂組成物を調製し、この樹脂組成物を冷却することでペレットを調製することができるが、これらの工程、特に樹脂組成物を冷却する工程で、無機粒子が多量に水分を含むようになる。そのため、樹脂組成物の調製後の冷却工程の後に、例えば、乾燥することで、ペレット中の無機粒子の水分含有量を下方に調整することができる。具体的に、溶融後の冷却を水冷により行った場合、特にペレット中の無機粒子が水分を多く含むため、乾燥時間を多くとる必要がある。また、溶融後の冷却を空冷により行った場合においても、ペレット中の無機粒子が空気中の水分を含んでしまうため、乾燥が必要な場合がある。乾燥の時間、温度は、乾燥前のペレット中の無機粒子の水分含有量に応じて、適宜設定することができる。
熱可塑性樹脂と無機粒子と任意成分との混練、溶融は、常法に従って行うことができる。
(用途)
本発明の方法により製造される樹脂成形体の用途としては、特に、平滑性が求められる用途に適しており、具体的には、建材(床、柱、ウッドデッキ、ベンチ等)等が好適である。
また、上述で述べた樹脂成形体の製造方法に代えて、本発明の樹脂成形体の製造方法は、熱可塑性樹脂と無機粒子とを含む樹脂組成物のペレットを成形する成形工程と、成形工程の前に、ペレットを乾燥する工程と、を有し、樹脂組成物に含まれる無機粒子の含有量が、樹脂組成物の総量に対して30質量%以上である、製造方法であってもよい。該製造方法において、成形工程は、上述のものと同様のものであってもよい。また、ペレットを乾燥する工程は、ペレット中の無機粒子の水分含有量を下方に調整するために行われる工程であり、乾燥の時間、温度を、乾燥前のペレットの水分含有量に応じて、適宜設定することができる。
<樹脂成形用ペレットの製造方法>
本発明は、樹脂成形用ペレットの製造方法であって、熱可塑性樹脂と無機粒子とを含む樹脂組成物のペレットを調製する工程と、ペレットに含まれる水分含有量を、該ペレットに含まれる無機粒子の質量に対して0.55質量%以下となるように調整する工程と、を有し、樹脂組成物に含まれる無機粒子の含有量が、樹脂組成物の総量に対して30質量%以上である、製造方法を包含する。
樹脂組成物のペレットを調製する工程は、上述の本発明の樹脂成形体の製造方法におけるペレット調製工程と同様の方法により行うことができる。また、ペレット中の無機粒子の水分含有量の調整は、上述のとおり、乾燥の時間、温度を、乾燥前のペレット中の無機粒子の水分含有量に応じて、適宜設定することができる。樹脂成形用ペレットは、特に、平滑性が求められる樹脂成形用ペレット(建材用樹脂成形用ペレット等)に適している。
また、本発明は、上記で述べた、熱可塑性樹脂と無機粒子とを含む樹脂組成物のペレットであって、ペレットに含まれる水分含有量が、該ペレットに含まれる無機粒子の質量に対して0.55質量%以下であり、樹脂組成物に含まれる無機粒子の含有量が、樹脂組成物の総量に対して30質量%以上であるペレットを包含する。該ペレットは、樹脂成形に用いることができ、特に、平滑性が求められる樹脂成形体(建材用樹脂成形等)に適している。
<平滑性を向上する方法>
本発明は、樹脂成形体の表面の平滑性を向上する方法であって、熱可塑性樹脂と無機粒子とを含む樹脂組成物のペレットにおいて水分含有量を、無機粒子の質量に対して0.55質量%以下となるように調整する工程と、調整後のペレットを成形する工程と、を有する方法を包含する。本発明において、ペレット、水分含量の調整、成形等は、上述のものと同様のものを用いることができる。
<樹脂成形体の製造方法>
(実施例1)
ポリプロピレン(日本ポリプロ製 EA9)40重量部、炭酸カルシウム(白石カルシウム株式会社製、ライトンS4)60重量部、滑剤(ステアリン酸マグネシウム)0.5重量部の質量比で、同方向回転ニ軸混錬押し出し機(HK−25D φ25mm L/D=41(株式会社パーカーコーポレーション製)により、190℃の条件で混練し(樹脂温度の実測値:220℃〜230℃)、水冷と空冷(ベルトコンベア使用)により冷却し、その後乾燥を行って、直径2mm、長さ4mmの円筒状ペレットを作製した。乾燥は、東京理科器械(株)製の送風乾燥機NDO−420を用いて、110℃で12時間の条件で行った。
得られたペレットについて、赤外線水分計(FD−660(株式会社ケット科学研究所製)、湿度50%温度23℃の雰囲気下)により測定した。水分量は、105℃で水分を蒸発させ、蒸発前後の質量変化により水分量を算出し、平衡状態となったときの値を水分含有量とした。使用したペレットの試料量は5g〜10gの範囲とした。測定の結果、実施例1におけるペレットにおいては、ポリプロピレンと炭酸カルシウムとの合計質量に対する水分含有量が0.22%であり、ペレットに含まれる無機粒子の質量に対する水分含有量は0.37%であった。
得られたペレットについて、ラボプラ押出成形装置((株)東洋精機製作所製、φ20mm L/D=25)により、シート状に押出成形し(φ20mm L/D=25)、5mmの実施例1に係る樹脂成形体を製造した。
(実施例2)
実施例1のポリプロピレンと炭酸カルシウムとの質量比を、30重量部:70重量部に変更した点以外は、実施例1と同様の条件により、ペレットの作製、ペレット中の水分含有量の測定、ペレットについての成形を行い、5mmのシート状の実施例2に係る樹脂成形体を製造した。実施例2におけるペレットにおいて、ポリプロピレンと炭酸カルシウムとの合計質量に対する水分含有量は0.26%であり、ペレットに含まれる無機粒子の質量に対する水分含有量は0.37%であった。
(比較例1)
実施例1において、ペレットを乾燥しなかった点以外は、実施例1と同様の条件により、ペレットの作製、ペレット中の水分含有量の測定、得られたペレットについての成形を行い、5mmのシート状の比較例1に係る樹脂成形体を製造した。比較例1におけるペレットにおいて、ポリプロピレンと炭酸カルシウムとの合計質量に対する水分含有量は0.40%であり、ペレットに含まれる無機粒子の質量に対する水分含有量は0.67%であった。
(比較例2)
実施例2において、ペレットを乾燥しなかった点以外は、実施例2と同様の条件により、ペレットの作製、ペレット中の水分含有量の測定、得られたペレットについての成形を行い、5mmのシート状の比較例2に係る樹脂成形体を製造した。比較例2におけるペレットにおいて、ポリプロピレンと炭酸カルシウムとの合計質量に対する水分含有量は0.42%であり、ペレットに含まれる無機粒子の質量に対する水分含有量は0.60%であった。
<平滑性の評価>
実施例1、2、比較例1、2に係る成形体について、平滑性の評価を行った。その結果を以下の表1に示す。表1中、「〇」は表面に凹凸がみられず、平滑性が良好であったことを示し、「×」は、流れ方向に沿った深さ300ミクロンのシワが多数あったことを示す。
Figure 0006713095
表1に示すように、実施例1、2においては平滑性が良好であったのに対し、比較例1、2においては流れ方向に沿った深さ300ミクロンのシワが多数あり、平滑性が良好でなかったことが確認された。

Claims (7)

  1. 樹脂成形体の製造方法であって、
    熱可塑性樹脂と、表面が改質されていない無機粒子とを含む樹脂組成物のペレットを成形するペレット成形工程と、
    前記ペレット成形工程後に、前記ペレットを乾燥する乾燥工程と、
    前記乾燥工程後に、前記ペレットから樹脂成形体を成形する樹脂成形体成形工程と、
    を有し、
    前記ペレット成形工程が、ペレットを乾燥する工程を含まず、
    前記乾燥工程後、かつ、樹脂成形体成形工程前の前記ペレットに含まれる水分含有量が、該ペレットに含まれる無機粒子の質量に対して0.55質量%以下であり、
    前記樹脂組成物に含まれる無機粒子の含有量が、樹脂組成物の総量に対して40質量%以上であり、
    前記樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂の含有量が、樹脂組成物の総量に対して40質量%以下である、
    製造方法。
  2. 前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂を含む、請求項1に記載の製造方法。
  3. 前記ポリオレフィン樹脂が、ポリプロピレン又はポリエチレンを含む、請求項2に記載の製造方法。
  4. 前記無機粒子が炭酸カルシウム粒子を含む、請求項1から3のいずれかに記載の製造方法。
  5. 前記樹脂成形体成形工程における成形直前のペレットに含まれる水分含有量が、該ペレットに含まれる無機粒子の質量に対して0.55質量%以下である、請求項1から4のいずれかに記載の製造方法。
  6. 樹脂成形用ペレットの製造方法であって、
    熱可塑性樹脂と、表面が改質されていない無機粒子とを含む樹脂組成物のペレットを調製するペレット調製工程と、
    前記ペレット調製工程後に、前記ペレットに含まれる水分含有量を、該ペレットに含まれる無機粒子の質量に対して0.55質量%以下となるように調整する水分含有量調整工程と、を有し、
    前記ペレット調製工程が、ペレットに含まれる水分含有量を調整する工程を含まず、
    前記樹脂組成物に含まれる無機粒子の含有量が、樹脂組成物の総量に対して40質量%以上であり、
    前記樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂の含有量が、樹脂組成物の総量に対して40質量%以下である、
    製造方法。
  7. 樹脂成形体の表面の平滑性を向上する方法であって、
    熱可塑性樹脂と、表面が改質されていない無機粒子とを含む樹脂組成物のペレットを調製するペレット調製工程と、
    前記ペレット調製工程後に、前記ペレットに含まれる水分含有量を、無機粒子の質量に対して0.55質量%以下となるように調整する水分含有量調整工程と、
    前記水分含有量調整工程後のペレットから樹脂成形体を成形する工程と、を有し、
    前記ペレット調製工程が、ペレットに含まれる水分含有量を調整する工程を含まず、
    前記樹脂組成物に含まれる無機粒子の含有量が、樹脂組成物の総量に対して40質量%以上であり、
    前記樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂の含有量が、樹脂組成物の総量に対して40質量%以下である、
    方法。
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