JPH0542533A - 熱可塑性ポリエステルの混練加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡便な方法で熱可塑性ポリエステルの流動特性
を調節する方法を提供する。 【構成】含水率が２００ppm以上の熱可塑性ポリエステ
ルを、脱気機構つき押出機を用いて、該脱気機構の減圧
度を−７００mmHgから０mmHgの範囲に保持して溶融混練
し、溶融混練後の熱可塑性ポリエステルのメルトフロー
レートを調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性ポリエステル
の加工方法に関するものである。さらに詳しくは、本発
明は簡易な方法で熱可塑性ポリエステルの流動特性を調
節することのできる、改良された混練加工方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレートやポリブチ
レンテレフタレートに代表される熱可塑性ポリエステル
は、その優れた特性から、成形品の用途範囲は、ボト
ル、フィルム、シートなどの他、自動車分野、電気・電
子分野、機械部品、事務機器部品、航空・宇宙分野など
の部品類および消費材料などに多様化すると同時に高度
な用途に使用されている。それに伴い、熱可塑性ポリエ
ステルの成形品に要求される性能も、多様化すると同時
にきわめて厳しいものがある。また、一方これらの要求
を満足する成形品を供給するために、製造技術および材
料に関する多くの提案がなされている。成形品の製造方
法は、押出成形、射出成形、ブロー成形、プレス成形な
どの溶融成形が主体である。すなわち、熱可塑性ポリエ
ステル材料は、溶融状態のもとで種々の目的成形品に成
形加工される。したがって、熱可塑性ポリエステルの溶
融状態での特性、特に溶融状態下での流動特性は極めて
重要な要素であり、適正な成形品を供給するためには、
適正な流動特性をもった材料の供給が不可欠である。

【０００３】一方、熱可塑性ポリエステル材料は、熱可
塑性ポリエステル単味で供給されることは少なく、一般
には、安定剤、可塑剤、難燃剤などの他に、ガラス繊維
などの強化剤、無機フィラーなどの充填剤、耐衝撃改良
剤など種々の添加剤材料を目的に併せて選択してブレン
ドし、混練加工して供給される。したがって、熱可塑性
ポリエステル材料の流動特性は、混練加工前の原料熱可
塑性ポリエステルの流動特性と添加剤材料の組み合せに
よって決まる。熱可塑性ポリエステル原料の流動特性
は、主にポリエステルの分子構造、分子量、分子量分布
等によって異なるため、異なった流動特性の原料を供給
するためには、重合条件、触媒の選択等の多くの研究検
討が必要である。さらに流動特性の異なった熱可塑性ポ
リエステル材料を提供するためには、混練加工時に、異
なった流動特性をもつ熱可塑性ポリエステルと、適正な
添加剤材料の選択、配合による方法で供給される。すな
わち、異なった流動特性をもつ熱可塑性ポリエステルの
供給は、適正な原料ポリエステル材料の製造または選択
および添加剤材料の選択など、膨大な研究検討がなされ
てはじめて達成されるものであった。

【０００４】また、熱可塑性ポリエステルは、吸湿しや
すく、混練加工時には吸湿した水分の影響で加水分解し
て流動特性等に悪影響を与えるので、原料熱可塑性ポリ
エステルは充分に乾燥して混練加工に供するのが一般的
である。さらに、従来ベント式押出機による溶融混練加
工における吸引の機能は、樹脂材料または添加剤等の材
料から押出機内で蒸発する水分、揮発成分等からなる気
体を押出機外に排出（脱気）する役割を担うもので、樹
脂材料の加水分解等の劣化、気体による発泡など製品へ
の悪影響をなくすことが目的である。したがって、ベン
ト吸引を最大限にして脱気を行い、水分および揮発成分
等を除去するのが一般的であり、本発明のように、一定
量以上の水分を含んだ熱可塑性ポリエステルを用いて吸
引圧力を調整して行う溶融混練加工方法は未だ知られて
いない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のように熱可塑性ポリエステルおよび添加剤材料の選
択、配合に関する膨大な研究と検討をすることなく、調
節された流動性の熱可塑性ポリエステル材料を供給する
ことである。すなわち原料の熱可塑性ポリエステル材料
と添加剤材料の配合を変えることなく、同一の熱可塑性
ポリエステルと添加剤材料の配合から、異なった流動特
性をもった熱可塑性ポリエステル材料を供給することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、含水
率が２００ppm以上の熱可塑性ポリエステルを、脱気機
構つき押出機を用いて、該脱気機構の減圧度を−７００
mmHgから０mmHgの範囲に保持して溶融混練し、溶融混練
後の熱可塑性ポリエステル材料のメルトフローレートを
調節することを特徴とする、熱可塑性ポリエステルの混
練加工方法を提供するものである。

【０００７】以下、本発明につきさらに詳細に説明す
る。本発明者は、溶融混練加工された熱可塑性ポリエス
テルの流動特性が、熱可塑性ポリエステル原料の含水率
および溶融混練加工時のベント吸引圧力に強く依存する
ことを見いだし本発明に至った。ベント吸引の圧力が低
いほど、流動性は低くなり、ベント吸引圧力が高いほど
流動性が高くなる。また、ベント吸引圧力と流動性の関
係は、原料である熱可塑性ポリエステルの含水率によっ
て決まり、同一の含水率であればこの関係は一義的に決
まる。すなわち、一定含水率の熱可塑性ポリエステル原
材料を用いて溶融混練加工すれば、驚くほど良く流動性
がコントロールできることを発明した。すなわち本発明
は、熱可塑性ポリエステルどうし、および／または添加
剤、着色剤、無機充填剤、ガラス繊維などの繊維強化材
料などを混練機により溶融混合する混練加工操作におい
て、熱可塑性ポリエステルの含水率が２００ppm以上の
原料を使用し、脱気機構つき押出機を用いて混練加工す
る。溶融混練加工時の脱気機構の減圧度を−７００mmHg
から０mmHgの範囲で調節し、溶融混練加工後の熱可塑性
ポリエステル材料の流動特性をコントロールする方法で
ある。すなわち、目的の流動特性をもつ熱可塑性ポリエ
ステル材料を供給するためには、水分を含有する熱可塑
性ポリエステル原材料の乾燥を実施することなく、ベン
ト吸引圧力を調整することによって容易に目的が達成で
きる。熱可塑性ポリエステル原材料の含水率が２００pp
m以下であるときは、流動性は、ベント吸引圧力によっ
てはあまり変動せず、ベント吸引圧力調整によってコン
トロールすることはできない。

【０００８】本発明における重要な点は次の２点であ
る。第１点は、原料となる熱可塑性ポリエステルは、２
００ppm以上の水分を含んでいることである。一般に熱
可塑性ポリエステルは空気中の水分の影響で数百ppmか
ら数千ppmの水分を含んでいる。したがって、通常の状
態（袋詰め、コンテナ詰め等）の場合には、含水率を測
定して確認するだけでよく、乾燥等の操作の必要はな
い。含水率の測定は、カールフィッシャー法により、温
度条件はほぼ融点から融点より１０℃低い温度の範囲で
乾燥窒素気流下で測定する。熱可塑性ポリエステルは、
前述の様に一般には吸水しているため、混練加工時に加
水分解等の悪影響をさけることを目的で、乾燥操作を実
施して水分を除いて（通常は２００ppm以下）から混練
加工する必要があるが、本発明においては乾燥等の操作
は全く必要ない。第２点は、脱気機構、例えばベントの
減圧度（吸引圧力）は−７００mmHgから０mmHgの範囲で
混練加工操作するのが最も効果的で、目的とする流動性
を有する樹脂を得る為には適切なベント吸引圧力を設定
する。すなわちベントつき押出機本来の目的とは逆に、
ベント吸引の効果を抑えて制御しながら溶融混練加工す
ることが特徴である。ここで、減圧度あるいは吸引圧力
とは、大気圧（７６０mmHgＡ）からの減圧の程度をい
う。

【０００９】本発明に用いられる熱可塑性ポリエステル
としては、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、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフ
タレート、ポリエチレンナフタレートなどが挙げられる
が、アゼライン酸、セバシン酸、アジピン酸、ドデカン
ジカルボン酸などの脂肪族ジカルボン酸、テレフタル
酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、ナフタレンジカル
ボン酸、ジフェニルエタン−４,４'−ジカルボン酸など
の芳香族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸な
どの脂環式ジカルボン酸、などのジカルボン酸成分と、
エチレングリコール、プロピレングリコール、１,４−
ブタンジオール、ネオペンチグリコール、１,５−ペン
タンジオール、１,６−ヘキサンジオール、デカメチレ
ングリコール、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘ
キサンジオールなどの脂肪族グリコールおよびポリエチ
レングリコール、ポリ−１,３−プロピレングリコー
ル、ポリテトラメチレングリコールなどの長鎖グリコー
ルなどの他のジオール成分との共重合物である。また混
合加工時には、各種の添加剤（例えば、安定剤、滑剤、
酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、核剤、難燃剤、衝
撃強度などの改良剤など）着色剤、無機充填剤、ガラス
繊維などの繊維強化材料などを添加して溶融混練加工を
行うのが一般的である。

【００１０】本発明に用いられる混練機は脱気機構を有
するものであれば良い。一般にはベント式押出機が用い
られる。以下の説明においては、脱気機構を有する押出
機をベント式押出機で代表させて説明する。ベント式押
出機は単軸押出機、二軸（または多軸）押出機いずれで
も良く、ベント口は、１ケ所以上数ケ所、例えば２〜３
ケ所設けることができる。ベント口が複数ある押出機の
場合は、それぞれのベント口の吸引力を調節することも
可能である。しかし、第１ベント口（樹脂供給側に近い
方）の吸引圧力のみを調節することによっても効果を達
成することができる。通常は第１ベント口の吸引圧力を
可変にし、後方のベント口の吸引圧力を一定にして操作
する。

【００１１】

【作用】本発明の方法において、熱可塑性ポリエステル
の流動特性が調節できることは、熱可塑性ポリエステル
の含水率とベント吸引圧力とで流動特性が決まること、
および熱可塑性ポリエステルは加水分解を受けやすい樹
脂であることなどから推定すると、ベント吸引の減圧度
を下げる（圧力を上げる）と、押出機内の溶融樹脂に含
まれる水分等の含量が増加し、加水分解等が促進され、
その結果流動性が高くなると考えられる。すなわち、押
出機内で気液平衡の状態にある溶融樹脂に含有される水
分等の平衡関係を、ベント吸引圧力の調整によって変え
ることができるため、加水分解等による劣化（流動性の
変化）がコントロールされるためと推定される。

【００１２】

【実施例】次に実施例を用いて、本発明をさらに詳細に
説明する。実施例 １ カールフィッシャー法により、温度条件２５０℃（窒素
気流下）で測定した含水率が１１,４００ppmであるポリ
エチレンテレフタレート〔鐘紡(株)製 PBK-1〕を、ベン
トを２ケ所有する二軸押出機を用いて溶融混練加工し
た。押出機の第１ベント（樹脂供給側のベント）の吸引
圧力を−７００mmHgから０mmHgの範囲で変化させ、第２
ベント（造粒ダイ側のベント）を−７００mmHgに一定に
保って造粒し、得られたペレットのメルトフローレート
を、熱可塑性プラスチックの流れ性試験方法（ＪＩＳＫ
７２１０）により測定した。測定条件は、試験温度２８
０℃、試験荷重２.１６Kgで実施した。それぞれのベン
ト吸引圧力におけるメルトフローレートの値を表１に示
した。表１からわかるように、ベント吸引圧力とメルト
フローレートは極めて良い相関関係にあり、ベント吸引
圧力によってメルトフローレート(流動特性)をコントロ
ールできることがわかる。

【００１３】実施例 ２ 実施例１におけると同じポリエチレンテレフタレート
（ただし、含水率は３３００ppmであった）を、実施例
１と同じ二軸押出機を用いて溶融混練加工して造粒ペレ
ットを作成した。押出機のベント吸引圧力を実施例１と
同様に変化させて造粒し、得られたペレットのメルトフ
ローレートを測定した。それぞれの吸引圧力におけるメ
ルトフローレートを表１に示した。実施例１と同様にベ
ント吸引圧力とメルトフローレートは極めて良い相関関
係にあり、ベント吸引圧力によって流動特性をコントロ
ールできることがわかる。

【００１４】実施例 ３ 実施例１におけると同じポリエチレンテレフタレート
（ただし、含水率は５００ppmであった）を、実施例１
と同じ二軸押出機を用いて溶融混練加工して造粒ペレッ
トを作成した。押出機のベント吸引圧力を実施例１と同
様に変化させて造粒し、得られたペレットのメルトフロ
ーレートを測定した。それぞれの吸引圧力におけるメル
トフローレートを表１に示した。実施例１と同様にベン
ト吸引圧力とメルトフローレートは極めて良い相関関係
にあり、ベント吸引圧力によって流動特性をコントロー
ルできることがわかる。

【００１５】実施例 ４ 実施例１におけると同じポリエチレンテレフタレート
（ただし、含水率は９００ppmであった）７０重量部
と、ガラス繊維（繊維径１３μm、繊維長さ３mmのチョ
ップドストランド）３０重量部とを、実施例１と同様の
押出機を用いて溶融混練加工して、造粒ペレットを作成
した。なお、ガラス繊維は第１ベントと第２ベントとの
中間よりフィードした。押出機のベント吸引圧力を実施
例１と同様に変化させて造粒し、得られたペレットのメ
ルトフローレートを測定し、表２に示した。ベント吸引
圧力とメルトフローレートは極めて良い相関にあり、ベ
ント吸引圧力によって流動性をコントロールすることが
できる。

【００１６】実施例 ５ 実施例１におけると同じポリエチレンテレフタレート
（ただし、含水率は５００ppmであった）７０重量部
と、ガラス繊維（繊維径１３μm、繊維長さ３mmのチョ
ップドストランド）３０重量部とを、実施例１と同様の
押出機を用いて溶融混練加工して、造粒ペレットを作成
した。なお、ガラス繊維は第１ベントと第２ベントとの
中間よりフィードした。押出機のベント吸引圧力を実施
例１と同様に変化させて造粒し、得られたペレットのメ
ルトフローレートを測定し、表２に示した。ベント吸引
圧力とメルトフローレートは極めて良い相関にあり、ベ
ント吸引圧力によって流動性をコントロールすることが
できる。

【００１７】実施例 ６ 実施例１におけると同じポリエチレンテレフタレート
（ただし、含水率は９００ppmであった）７０重量部
と、ガラス繊維（繊維径１３μm、繊維長さ３mmのチョ
ップドストランド）３０重量部とを、実施例１と同様の
押出機を用いて溶融混練加工して、造粒ペレットを作成
した。なお、ガラス繊維は第１ベントと第２ベントとの
中間よりフィードした。押出機の２ケ所のベント吸引圧
力をそれぞれ別々に変化させて造粒し、得られたペレッ
トのメルトフローレートを測定し表２に示した。ベント
吸引圧力とメルトフローレートは極めて良い相関にあ
り、ベント吸引圧力によって流動性をコントロールする
ことができる。

【００１８】実施例 ７ カールフィッシャー法により、温度条件２５０℃（窒素
気流下）で測定した含水率が５,５００ppmであるポリブ
チレンテレフタレート〔鐘紡(株)製 PBT719〕を、ベン
トを２ケ所有する二軸押出機を用いて溶融混練加工し
た。押出機のベント吸引圧力を変化させて造粒し、得ら
れたペレットのメルトフローレートを、熱可塑性プラス
チックの流れ性試験方法（ＪＩＳ Ｋ７２１０）により
測定した。測定条件は、試験温度２６０℃、試験荷重
２.１６Kgで実施した。それぞれのベント吸引圧力にお
けるメルトフローレートの値を表３に示した。ベント吸
引圧力とメルトフローレートは極めて良い相関関係にあ
り、ベント吸引圧力によってメルトフローレート（流動
特性）をコントロールできることがわかる。

【００１９】比較例 １ ポリエチレンテレフタレート（実施例１と同じ）を、実
施例１と同じ押出機を用いて溶融混練加工して造粒ペレ
ットを作成した。このとき造粒に用いたポリエチレンテ
レフタレートは、熱風乾燥機にて乾燥したものを用い
た。実施例１と同様の方法で含水率を測定したところ１
６５ppmであった。実施例１と同様にベント吸引圧力を
変化させて造粒し得られたペレットのメルトフローレー
トを測定し（実施例１と同様の方法）した。それぞれの
吸引圧力におけるメルトフローレートを表４に示した。
この結果から明らかなように、造粒ペレットのメルトフ
ローレートはベント吸引圧力に関係なくほぼ一定の値を
示す。すなわち、実施例１〜３に比較して含水率の低い
原料を用いてもベント吸引圧力によって流動性をコント
ロールすることはできない。

【００２０】比較例 ２ ポリエチレンテレフタレート（実施例１と同じ）を熱風
乾燥機にて乾燥し、含水率を１８０ppmとしたものを、
実施例４と全く同じ方法で溶融混練加工して造粒ペレッ
トを得た。実施例４と同様の方法でメルトフローレート
を測定した値を表４に示した。この結果から明らかなよ
うに、造粒ペレットのメルトフローレートはベント吸引
圧力に関係なくほぼ一定の値を示す。すなわち、実施例
４〜６に比較して含水率の低い原料を用いてもベント吸
引圧力によって流動性をコントロールすることはできな
い。

【００２１】比較例 ３ ポリブチレンテレフタレート（実施例７と同じ）を熱風
乾燥機にて乾燥し、含水率を１８８ppmとしたものを、
実施例７と全く同様の方法で溶融混練加工して造粒ペレ
ットを得た。実施例７と同様の方法でメルトフローレー
トを測定した値を表４に示した。この結果から明らかな
ように、造粒ペレットのメルトフローレートはベント吸
引圧力に関係なくほぼ一定の値を示す。すなわち、実施
例７に比較して含水率の低い原料を用いてもベント吸引
圧力によって流動性をコントロールすることはできな
い。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】

【００２５】

【表４】

【００２６】

【発明の効果】本発明は、前記のように脱気機構を設け
た押出機により、含水率の高い熱可塑性ポリエステルを
溶融混練する際に、脱気機構の減圧度を調整することに
より、樹脂の流動特性を調節することができるので、比
較的簡便な方法で、多様な成形条件に適用できる樹脂を
提供することが可能となる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 含水率が２００ppm以上の熱可塑性ポリ
   エステルを、脱気機構つき押出機を用いて、該脱気機構
   の減圧度を−７００mmHgから０mmHgの範囲に保持して溶
   融混練し、溶融混練後の熱可塑性ポリエステルのメルト
   フローレートを調節することを特徴とする、熱可塑性樹
   脂の混練加工方法。