JPWO2014203727A1 - 加工助剤、及び組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は、溶融加工性ポリマーであるポリオレフィンを高速で押出成形する場合であっても、成形開始時に発生するメルトフラクチャーを短時間で消失させることができるポリオレフィン用加工助剤を提供する。更に、そのようなポリオレフィン用加工助剤とポリオレフィンとを含むポリオレフィン組成物を提供することを目的とする。本発明は、フルオロポリマーとしてエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体のみを含むポリオレフィン用加工助剤であって、上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、融点が170〜270℃であることを特徴とするポリオレフィン用加工助剤である。
Description
本発明は、加工助剤、及び組成物に関する。より詳しくは、溶融加工性ポリマーの加工に好適に用いることができる加工助剤、及び組成物に関する。
溶融加工性ポリマーの加工において、生産性の向上及び低コスト化を実現するためには、速い速度で押出して加工する必要がある。しかしながら、溶融加工性ポリマー組成物には必ず臨界剪断速度があり、この速度を上回るとメルトフラクチャーと呼ばれる表面が粗くなる状態が発生し、良好な成形品が得られなくなる。
これらの不具合を改善し、メルトフラクチャーを発生させずに、より速い押出速度を達成して、押出し特性を向上させる方法として、成形温度をより高温にして成形する方法がある。しかしながら、高温成形することにより、溶融加工性ポリマーの熱分解により成形品の機械特性低下、成形品の着色などの問題がある上に、溶融加工性ポリマーの溶融粘度が低下することにより冷却固化する前に垂れや変形が発生し、成形品の寸法精度が損なわれる問題もある。
これらの不具合を改善し、メルトフラクチャーを発生させずに、より速い押出速度を達成して、押出し特性を向上させる方法として、成形温度をより高温にして成形する方法がある。しかしながら、高温成形することにより、溶融加工性ポリマーの熱分解により成形品の機械特性低下、成形品の着色などの問題がある上に、溶融加工性ポリマーの溶融粘度が低下することにより冷却固化する前に垂れや変形が発生し、成形品の寸法精度が損なわれる問題もある。
そこで他の方法として、特許文献1には、押出可能な組成物の製造方法であって、i)前記押出可能な組成物の全重量を基準にして、ASTM D−1646によって測定された121℃における第1のムーニー粘度ML(1+10)を有する第1のフルオロエラストマー0.001〜10重量パーセントと、ii)前記押出可能な組成物の全重量を基準にして、ASTM D−1646によって測定された121℃における第2のムーニー粘度ML(1+10)を有する第2のフルオロエラストマー0.001〜10重量パーセントと、iii)非フッ素化溶融加工性ポリマーとを同時に一緒に混合する工程を含み、前記第1及び第2のムーニー粘度の間の差が少なくとも15である方法が開示されている。
また、特許文献2には、溶融加工可能な熱可塑性ホストポリマーと、特定のマルチモードフルオロポリマーを含む有効量の加工用添加剤組成物とを含む溶融加工可能なポリマー組成物を形成するステップと、加工用添加剤組成物とホストポリマーとを、これらを混和するのに十分な時間混合するステップと、ポリマー組成物を溶融加工するステップとを含む方法が開示されている。
また、加工助剤として含フッ素ポリマーを用いた技術として、特許文献3には、熱可塑性炭化水素ポリマー、ポリ(オキシアルキレン)ポリマー、フルオロカーボンポリマーから成る押出可能な組成物が開示されている。また、特許文献4には、メタロセン触媒型線状低密度ポリエチレン樹脂および低密度ポリエチレン樹脂を含む樹脂ブレンドと、121℃におけるムーニー粘度ML(1+10)が30〜60であるフルオロエラストマーと、界面剤とを含む押出し成形可能な組成物が開示されている。その他、特許文献5には、酸価が0.5KOHmg/g以上の含フッ素ポリマーを含む加工助剤が開示されている。
しかしながら、これらの開示の技術を適用しても、剪断速度が800sec−1を超える高剪断速度条件においては、メルトフラクチャー発生を防止する効果は得られない。
そこで、剪断速度が800sec−1を超える高剪断速度条件において、メルトフラクチャーの発生を防止することを目的として、特許文献6には、結晶性の場合には難溶融加工性ポリマーを溶融加工する温度で溶融状態であり、非晶性の場合には難溶融加工性ポリマーを溶融加工する温度がそのガラス転移温度より高いフルオロカーボン共重合体2〜95重量部と、テトラフルオロエチレン単独重合体またはテトラフルオロエチレン及びテトラフルオロエチレンと共重合可能な単量体の共重合体であって、フッ素原子と水素原子のモル比が少なくとも1:1であり、難溶融加工性ポリマーを溶融加工する温度で固体である共重合体98〜5重量部とを必須として含む、難溶融加工性ポリマー用の加工助剤組成物が開示されている。
また、特許文献7には、低温分解性エンジニアリングプラスチックの成形加工において、押出圧力及び押出トルクを低下させる等により成形加工性を向上させることのできる、融点が200℃以下、分解温度が300℃以下である低温分解性エンジニアリングプラスチック、並びに、主鎖を構成する非末端炭素原子に水素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子と、フッ素原子とが結合し、低温分解性エンジニアリングプラスチックとの反応性を有する極性官能基を実質的に有しない含フッ素重合体からなる含フッ素樹脂を配合して得られる低温分解性エンジニアリングプラスチック樹脂組成物が開示されている。
このように、溶融加工性ポリマーの加工において、剪断速度が800sec−1を超える高剪断速度条件におけるメルトフラクチャー発生防止を目的とした技術開発が行われているが、例えば、特許文献6においては、溶融加工温度で結晶性の場合には溶融状態、非晶性の場合には非晶状態であるフルオロカーボン共重合体を必須成分として含むものであり、もうひとつの必須成分である共重合体も溶融加工温度で固体であるものであって、溶融加工温度で溶融状態のテトラフルオロエチレン及びテトラフルオロエチレンと共重合可能な単量体の共重合体が効果を示すかについては記載されていない。また、特許文献7においては、ポリオレフィン樹脂ではない低温分解性エンジニアリングプラスチックが対象樹脂となっている。
本発明は、上記現状に鑑み、溶融加工性ポリマーであるポリオレフィンを高速で押出成形する場合であっても、成形開始時に発生するメルトフラクチャーを短時間で消失させることができるポリオレフィン用加工助剤を提供する。
更に、そのようなポリオレフィン用加工助剤とポリオレフィンとを含むポリオレフィン組成物を提供する。
更に、そのようなポリオレフィン用加工助剤とポリオレフィンとを含むポリオレフィン組成物を提供する。
本発明者等は、ポリオレフィン用の加工助剤について鋭意検討した結果、フルオロポリマーとしてエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体のみを含む加工助剤を用いることによって、ポリオレフィンを高剪断速度で押出成形した場合であっても、成形開始時に発生するメルトフラクチャーを短時間で消失させることができることを見出した。また、少量の上記加工助剤をポリオレフィンに添加するだけで、当該加工助剤がポリオレフィン中に粒子状に分散し、当該加工助剤のポリオレフィン中での平均分散粒子径が10μm以下となり、従来技術と比べて同等の時間でメルトフラクチャーを消失させることができることをも見出した。
このように、ポリオレフィン用加工助剤を、フルオロポリマーとしてエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体のみを含むものとすることによって、上記課題を見事に解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
このように、ポリオレフィン用加工助剤を、フルオロポリマーとしてエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体のみを含むものとすることによって、上記課題を見事に解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は、フルオロポリマーとしてエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体のみを含むポリオレフィン用加工助剤である。
上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、融点が170〜270℃である。
上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、エチレンに基づく重合単位(a)、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位(b)及び任意の重合単位である下記一般式(1):
CH2=CXY (1)
(式中、Xは、水素原子又はフッ素原子を表す。Yは、フルオロアルキル基を表す。)で表される単量体に基づく重合単位(c)からなり、重合単位(a)と重合単位(b)とのモル%比(a)/(b)が50〜10/50〜90であり、重合単位(c)の含有割合が重合単位(a)及び重合単位(b)の合計に対して0〜10モル%であることが好ましい。
CH2=CXY (1)
(式中、Xは、水素原子又はフッ素原子を表す。Yは、フルオロアルキル基を表す。)で表される単量体に基づく重合単位(c)からなり、重合単位(a)と重合単位(b)とのモル%比(a)/(b)が50〜10/50〜90であり、重合単位(c)の含有割合が重合単位(a)及び重合単位(b)の合計に対して0〜10モル%であることが好ましい。
上記一般式(1)で表される単量体は、下記一般式(2):
CH2=CX−(CF2)nZ (2)
(式中、X及びZは、同一又は異なって、水素原子又はフッ素原子を表す。nは、2〜8の整数である。)で表される単量体であることが好ましい。
CH2=CX−(CF2)nZ (2)
(式中、X及びZは、同一又は異なって、水素原子又はフッ素原子を表す。nは、2〜8の整数である。)で表される単量体であることが好ましい。
上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、主鎖の末端又は側鎖に、−CONH2、−OCOOR(Rは、炭素数1〜6のアルキル基を表す。)、−CH2OH、−COF及び−COOHからなる群より選択される少なくとも1種の基を有することが好ましい。
上記ポリオレフィン用加工助剤は、更に、シリコーン−ポリエーテルコポリマー、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、ポリエーテルポリオール、アミンオキシド、カルボン酸、脂肪族エステル及びポリ(オキシアルキレン)からなる群より選択される少なくとも1種の界面剤を、加工助剤中1〜99重量%含むことが好ましい。
本発明はまた、上記ポリオレフィン用加工助剤と、ポリオレフィンとを含む組成物であって、ポリオレフィン用加工助剤の含有量が、組成物の全重量に対して0.0005〜10重量%であり、ポリオレフィン用加工助剤が、ポリオレフィン中に粒子状に分散しており、ポリオレフィン用加工助剤のポリオレフィン中での平均分散粒子径が、10μm以下であるポリオレフィン組成物でもある。
上記ポリオレフィンは、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、メタロセン触媒型線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン及びポリ塩化ビニルからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明のポリオレフィン用加工助剤は、フルオロポリマーとしてエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体のみを含むものであるが、フルオロポリマーとしてエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体のみを含む限り、フルオロポリマー以外のその他の成分を含んでいてもよい。また、本発明のポリオレフィン用加工助剤に含まれるエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、1種であってもよいし、2種以上であってもよい。
上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体とは、少なくともエチレンに基づく重合単位及びテトラフルオロエチレンに基づく重合単位を有するものであるが、エチレンに基づく重合単位(a)、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位(b)並びに任意の重合単位であるエチレン及びテトラフルオロエチレンと共重合可能な単量体に基づく重合単位(c)からなるものであることが好ましい。ここで、エチレンに基づく重合単位(a)とは、−CH2CH2−で表される繰り返し単位を表し、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位(b)とは、−CF2CF2−で表される繰り返し単位を表している。
上記エチレン及びテトラフルオロエチレンと共重合可能な単量体としては、末端炭素−炭素二重結合を有し、エチレン及びテトラフルオロエチレンと共重合することができる単量体であれば特に制限されない。ここで、エチレン及びテトラフルオロエチレンと共重合可能な単量体に基づく重合単位(c)とは、当該単量体が共重合して重合体の構成の一部となった場合の、重合体中の当該単量体に由来する構造部分を表している。
上記エチレン及びテトラフルオロエチレンと共重合可能な単量体としては、例えば、下記一般式(1):
CH2=CXY (1)
(式中、Xは、水素原子又はフッ素原子を表す。Yは、フルオロアルキル基を表す。)で表される(フルオロアルキル)エチレンが挙げられる。すなわち、上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体が、エチレンに基づく重合単位(a)、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位(b)及び任意の重合単位である下記一般式(1):
CH2=CXY (1)
(式中、Xは、水素原子又はフッ素原子を表す。Yは、フルオロアルキル基を表す。)で表される単量体に基づく重合単位(c)からなるものであることもまた、本発明の好適な実施形態の1つである。
なお、上記一般式(1)で表される単量体に基づく重合単位(c)とは、−CH2−CXY−で表される繰り返し単位を表している。
CH2=CXY (1)
(式中、Xは、水素原子又はフッ素原子を表す。Yは、フルオロアルキル基を表す。)で表される(フルオロアルキル)エチレンが挙げられる。すなわち、上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体が、エチレンに基づく重合単位(a)、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位(b)及び任意の重合単位である下記一般式(1):
CH2=CXY (1)
(式中、Xは、水素原子又はフッ素原子を表す。Yは、フルオロアルキル基を表す。)で表される単量体に基づく重合単位(c)からなるものであることもまた、本発明の好適な実施形態の1つである。
なお、上記一般式(1)で表される単量体に基づく重合単位(c)とは、−CH2−CXY−で表される繰り返し単位を表している。
上記一般式(1)におけるYは、フルオロアルキル基を表すが、当該フルオロアルキル基は、直鎖であってもよいし、分岐鎖であってもよい。また、当該フルオロアルキル基の炭素数は、2〜10であることが好ましく、2〜8であることがより好ましく、2〜6であることが更に好ましい。
上記一般式(1)で表される単量体は、中でも、下記一般式(2):
CH2=CX−(CF2)nZ (2)
(式中、X及びZは、同一又は異なって、水素原子又はフッ素原子を表す。nは、2〜8の整数である。)で表される単量体であることが好ましい。
CH2=CX−(CF2)nZ (2)
(式中、X及びZは、同一又は異なって、水素原子又はフッ素原子を表す。nは、2〜8の整数である。)で表される単量体であることが好ましい。
上記一般式(2)におけるnは、2〜8の整数であるが、2〜6の整数であることが好ましい。
上記一般式(2)で表される単量体としては、CH2=CF(CF2)2F、CH2=CF(CF2)3F、CH2=CF(CF2)4F、CH2=CF(CF2)2H、CH2=CF(CF2)3H、CH2=CF(CF2)4H、CH2=CH(CF2)2F、CH2=CH(CF2)3F、CH2=CH(CF2)4F、CH2=CH(CF2)6F、CH2=CH(CF2)2H、CH2=CH(CF2)3H、CH2=CH(CF2)4H等が挙げられる。
上記エチレン及びテトラフルオロエチレンと共重合可能な単量体としてはその他、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニル、へキサフルオロプロピレン、へキサフルオロイソブテン、CF2=CF−ORf1(式中、Rf1は、炭素数1〜8のパーフルオロアルキル基を表す。)で表されるパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)、CF2=CF−OCH2−Rf2(式中、Rf2は、炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基を表す。)で表されるアルキルパーフルオロビニルエーテル誘導体等も挙げられる。
これらのなかでも、上記エチレン及びテトラフルオロエチレンと共重合可能な単量体としては、透明性及び耐熱性に優れることから、上記一般式(1)で表される(フルオロアルキル)エチレンが好ましく、上記一般式(2)で表される(フルオロアルキル)エチレンがより好ましく、CH2=CH(CF2)6F、CH2=CF(CF2)3H及びCH2=CH(CF2)4Fからなる群より選択される少なくとも1種であることが更に好ましい。
上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、エチレンに基づく重合単位(a)とテトラフルオロエチレンに基づく重合単位(b)とのモル%比(a)/(b)が50〜10/50〜90であり、エチレン及びテトラフルオロエチレンと共重合可能な単量体に基づく重合単位(c)の含有割合が重合単位(a)及び重合単位(b)の合計に対して0〜10モル%であることが好ましい。本発明におけるエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体の、重合単位(a)、重合単位(b)及び重合単位(c)のモル%比がこのような範囲であると、本発明の加工助剤を用いてポリオレフィンを高速で押出成形した場合であっても、メルトフラクチャーを短時間で消失させることができ、また、少量の上記加工助剤をポリオレフィンに添加するだけで、従来技術と比べて同等の時間でメルトフラクチャーを消失させることが可能となるものである。該モル%比((a)/(b))としては、45〜10/55〜90であることがより好ましく、38〜25/62〜75であることが更に好ましい。また、重合単位(a)及び重合単位(b)の合計に対する重合単位(c)の含有割合としては、0.01〜5モル%であることがより好ましい。
このように、上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体が、エチレンに基づく重合単位(a)、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位(b)及び任意の重合単位である下記一般式(1):
CH2=CXY (1)
(式中、Xは、水素原子又はフッ素原子を表す。Yは、フルオロアルキル基を表す。)で表される単量体に基づく重合単位(c)からなり、
重合単位(a)と重合単位(b)とのモル%比(a)/(b)が50〜10/50〜90であり、重合単位(c)の含有割合が重合単位(a)及び重合単位(b)の合計に対して0〜10モル%である形態もまた、本発明の好適な実施形態の1つである。
このように、上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体が、エチレンに基づく重合単位(a)、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位(b)及び任意の重合単位である下記一般式(1):
CH2=CXY (1)
(式中、Xは、水素原子又はフッ素原子を表す。Yは、フルオロアルキル基を表す。)で表される単量体に基づく重合単位(c)からなり、
重合単位(a)と重合単位(b)とのモル%比(a)/(b)が50〜10/50〜90であり、重合単位(c)の含有割合が重合単位(a)及び重合単位(b)の合計に対して0〜10モル%である形態もまた、本発明の好適な実施形態の1つである。
本明細書において、各単量体単位の含有量は、19F−NMR分析を行うことにより得られる値である。
上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、主鎖の末端又は側鎖に、−CONH2、−OCOOR(Rは、炭素数1〜6のアルキル基を表す。)、−CH2OH、−COF及び−COOHからなる群より選択される少なくとも1種の基を有することが好ましい。本発明におけるエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、主鎖の末端又は側鎖に、このような官能基を有することにより、ダイの金属表面と加工助剤の親和性が向上するので、加工助剤として用いたときの圧力降下速度が向上し、降下圧力量が大きくなる。
なお、重合時に用いる重合開始剤又は上記官能基を側鎖に有する単量体を適宜選択することにより、上記官能基をエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体に導入することができる。
なお、重合時に用いる重合開始剤又は上記官能基を側鎖に有する単量体を適宜選択することにより、上記官能基をエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体に導入することができる。
上記−OCOORで表される基におけるRは、炭素数1〜6のアルキル基を表すが、好ましくは炭素数1〜5のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。更に好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、sec−ブチル基である。
上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、耐熱性及び成形性に優れることから、融点が170〜270℃である。上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体の融点は、180〜230℃であることが好ましい。より好ましくは、190〜220℃である。
融点は、DSC装置(セイコー社製)を用い、10℃/分の速度で昇温したときの融解熱曲線における極大値に対応する温度として求めることができる。
融点は、DSC装置(セイコー社製)を用い、10℃/分の速度で昇温したときの融解熱曲線における極大値に対応する温度として求めることができる。
上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、耐熱性及び成形性に優れることから、ガラス転移温度が50〜120℃であることが好ましく、60〜110℃であることがより好ましい。
ガラス転移温度は、示差走査熱量測定法(DSC)により求めることができる。
ガラス転移温度は、示差走査熱量測定法(DSC)により求めることができる。
上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、メルトフローレート〔MFR〕が0.5〜100g/10分であることが好ましく、40g/10分以下であることがより好ましく、4.0g/10分以上であることがより好ましい。
MFRは、メルトインデクサー(東洋精機製作所社製)を用い、ASTM D 3159に準拠して測定することで求めることができる。
MFRは、メルトインデクサー(東洋精機製作所社製)を用い、ASTM D 3159に準拠して測定することで求めることができる。
上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、懸濁重合、溶液重合、乳化重合、塊状重合等、従来公知の重合方法により得ることができる。上記重合において、温度、圧力等の各条件、重合開始剤やその他の添加剤は、所望の共重合体の組成や量に応じて適宜設定することができる。
上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体の含有量は、加工助剤中1〜100質量%が好ましい。
本発明のポリオレフィン用加工助剤は、更に界面剤を含んでいてもよい。
界面剤を更に含むことにより、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体の加工助剤としての性能を更に向上させることができる。
上記界面剤は、成形温度において上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体より低い溶融粘度を有する化合物である。上記界面剤は、後述するポリオレフィン組成物中に含まれる場合、成形温度において溶融加工性樹脂よりも低い溶融粘度を有し、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体を濡らすことができる化合物であることが好ましい。
界面剤を更に含むことにより、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体の加工助剤としての性能を更に向上させることができる。
上記界面剤は、成形温度において上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体より低い溶融粘度を有する化合物である。上記界面剤は、後述するポリオレフィン組成物中に含まれる場合、成形温度において溶融加工性樹脂よりも低い溶融粘度を有し、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体を濡らすことができる化合物であることが好ましい。
上記界面剤としては、シリコーン−ポリエーテルコポリマー、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、ポリエーテルポリオール、アミンオキシド、カルボン酸、脂肪族エステル及びポリ(オキシアルキレン)からなる群より選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましい。なかでも、ポリ(オキシアルキレン)がより好ましい。
ポリ(オキシアルキレン)は、ポリエチレングリコールであることが好ましい。ポリエチレングリコールの数平均分子量は、好ましくは50〜20000であり、より好ましくは1000〜15000であり、更に好ましくは2000〜9500である。
ポリエチレングリコールの数平均分子量は、JIS K0070に準拠して測定される水酸基価より計算して求めた値である。
ポリエチレングリコールの数平均分子量は、JIS K0070に準拠して測定される水酸基価より計算して求めた値である。
また、上記脂肪族ポリエステルは、ポリカプロラクトンであることが好ましい。ポリカプロラクトンの数平均分子量は、好ましくは1000〜32000であり、より好ましくは2000〜10000であり、更に好ましくは2000〜4000である。
上記界面剤の含有量は、加工助剤中1〜99重量%であることが好ましく、5〜90重量%がより好ましく、10〜80重量%が更に好ましく、20〜70重量%が特に好ましい。また、上記界面剤の含有量は、50重量%以上であることが好ましく、50重量%を超えることがより好ましい。
本発明のポリオレフィン用加工助剤は、少量のポリオレフィンに添加するだけで、当該加工助剤がポリオレフィン中に粒子状に分散し、当該加工助剤のポリオレフィン中での平均分散粒子径が10μm以下となり、従来技術と比べて同等の時間でメルトフラクチャーを消失させることができるものである。このように、本発明のポリオレフィン用加工助剤と、ポリオレフィンとを含む組成物であって、ポリオレフィン用加工助剤の含有量が、組成物の全重量に対して0.0005〜10重量%であり、ポリオレフィン用加工助剤が、ポリオレフィン中に粒子状に分散しており、ポリオレフィン用加工助剤のポリオレフィン中での平均分散粒子径が、10μm以下であるポリオレフィン組成物もまた、本発明の1つである。
本発明のポリオレフィン組成物は、本発明のポリオレフィン用加工助剤と、ポリオレフィンとを含む限り、その他の成分を含んでいてもよい。また、本発明のポリオレフィン組成物に含まれる本発明のポリオレフィン用加工助剤及びポリオレフィンはそれぞれ、1種であってもよいし、2種以上であってもよい。
上記ポリオレフィンは、溶融加工温度が100〜350℃であるものが好ましい。また、上記ポリオレフィンは、結晶性を有するものであってもよいし、結晶性を有しないものであってもよい。
上記ポリオレフィンは、結晶性を有するものである場合、融点が80〜300℃であるものが好ましく、融点が100〜200℃であるものがより好ましい。結晶性を有しないポリオレフィンは、結晶性で融点範囲が示されているポリオレフィンとほぼ同等の加工温度を有するものが好ましい。
結晶性を有するポリオレフィンの融点は、DSC装置により測定することができる。
結晶性を有するポリオレフィンの融点は、DSC装置により測定することができる。
上記ポリオレフィンは、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン・プロピレン共重合体、ポリスチレン(PS)、AS樹脂(AS)、ABS樹脂(ABS)、メタクリル樹脂(PMMA)、ポリメチルペンテン(PMP)、ブタジエン樹脂(BDR)、ポリブテン−1(PB−1)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメタクリルスチレン(MS)、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニル(PVC)などα−オレフィンの重合で得られる高分子である。
上記ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン(LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、メタロセン触媒型線状低密度ポリエチレン(mLLDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)及びポリ塩化ビニル(PVC)からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。より好ましくは、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、メタロセン触媒型線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン及びポリ塩化ビニルからなる群より選択される少なくとも1種である。
上記ポリオレフィンとしては、なかでも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンが更に好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレンが特に好ましい。最も好ましくは、ポリエチレンである。
上記ポリオレフィンとしては、なかでも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンが更に好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレンが特に好ましい。最も好ましくは、ポリエチレンである。
上記ポリオレフィンは、各種類に応じ、従来公知の方法等により合成することができる。
上記ポリオレフィンは、粉末、顆粒、ペレット等であってよいが、本発明のポリオレフィン組成物においては、上記ポリオレフィンを効率的に溶融させ、本発明のポリオレフィン用加工助剤を分散させることができる点で、ペレットであることが好ましい。
上記ポリオレフィンは、粉末、顆粒、ペレット等であってよいが、本発明のポリオレフィン組成物においては、上記ポリオレフィンを効率的に溶融させ、本発明のポリオレフィン用加工助剤を分散させることができる点で、ペレットであることが好ましい。
本発明のポリオレフィン組成物は、ポリオレフィン用加工助剤がポリオレフィン中に微粒子状に分散しているものである。ポリオレフィン組成物がそのような形態であることによって、肉厚の薄い成形品で目視できる異物となったり、表面の平滑性を損なったりする成形不良の発生を防止することができる。
本発明のポリオレフィン組成物は、ポリオレフィン用加工助剤のポリオレフィン中での平均分散粒子径が10μm以下である。ポリオレフィン用加工助剤の平均分散粒子径が10μm以下であることによって、ダイ表面にポリオレフィン用加工助剤がより均一に付着することができる。
ポリオレフィン用加工助剤の平均分散粒子径としては、7μm以下であることが好ましく、より好ましくは5μm以下である。更に好ましくは3μm以下である。
平均分散粒子径の下限は特に限定されないが0.1μm以下であってよい。
ポリオレフィン用加工助剤の平均分散粒子径としては、7μm以下であることが好ましく、より好ましくは5μm以下である。更に好ましくは3μm以下である。
平均分散粒子径の下限は特に限定されないが0.1μm以下であってよい。
ポリオレフィン用加工助剤の平均分散粒子径は、本発明のポリオレフィン組成物を共焦点レーザー顕微鏡にて顕微鏡観察を行ったり、本発明のポリオレフィン組成物から作製されるプレスシートやペレットから超薄切片を切り出し、当該超薄切片を透過型電子顕微鏡あるいは反射型光学顕微鏡にて顕微鏡観察を行ったりして、得られた画像を光学解析装置にて二値化処理することにより求めることができる。
本発明のポリオレフィン組成物は、本発明のポリオレフィン用加工助剤及び上記ポリオレフィンとともに、必要に応じて、その他の成分を配合したものであってもよく、上記その他の成分としては、例えば、固着防止剤;紫外線吸収剤;難燃剤;ガラス繊維、ガラス粉末等の補強材;ミネラル、フレーク等の安定剤;シリコーンオイル、二硫化モリブデン等の潤滑剤;二酸化チタン、弁柄等の顔料;カーボンブラック等の導電剤;ゴム等の耐衝撃性向上剤;ヒンダートフェノール系、リン系等の酸化防止剤;金属塩、ソルビトールのアセタール等の造核剤;その他のポリオレフィン等衛生協議会で自主基準として制定されているポジティブリストに記載の添加剤等を用いることができる。
例えば、本発明のポリオレフィン組成物は、固着防止剤を含むものであってもよく、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体100重量部に対して1〜30重量部の固着防止剤を含むものであることも好ましい。これにより、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体の固着を抑制することができる。固着防止剤の配合量としては、好ましくはエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体100重量部に対して3〜20重量部、より好ましくは5〜15重量部である。
固着防止剤は、1種であってもよいし、2種以上であってもよい。
固着防止剤は、1種であってもよいし、2種以上であってもよい。
上記固着防止剤としては、無機化合物の粉末であることが好ましい。例えば、下記可塑剤、充填剤、着色剤、受酸剤、熱安定剤等で例示する無機化合物の粉末であることが好ましい。
上記固着防止剤としては、例えば、可塑剤、充填剤、着色剤、受酸剤、熱安定剤等として通常用いられているものを用いることができる。
上記可塑剤としては、ジオクチルフタレート、ジグレシルフタレート等が挙げられる。
上記充填剤としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、グラファイト、タルク、シリカ等が挙げられる。
上記着色剤としては、酸化チタン、酸化鉄、酸化モリブデン等の金属酸化物が挙げられる。
上記受酸剤としては、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化鉛等が挙げられる。
上記熱安定剤としては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等が挙げられる。
上記固着防止剤としては、例えば、可塑剤、充填剤、着色剤、受酸剤、熱安定剤等として通常用いられているものを用いることができる。
上記可塑剤としては、ジオクチルフタレート、ジグレシルフタレート等が挙げられる。
上記充填剤としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、グラファイト、タルク、シリカ等が挙げられる。
上記着色剤としては、酸化チタン、酸化鉄、酸化モリブデン等の金属酸化物が挙げられる。
上記受酸剤としては、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化鉛等が挙げられる。
上記熱安定剤としては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等が挙げられる。
上記固着防止剤は、上記充填剤であることが好ましい。なかでも、上記固着防止剤は、タルク、シリカおよび炭酸カルシウムからなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
上記固着防止剤は、平均粒子径が、0.01μm以上、50μm以下の粉末であることが好ましい。粉末の平均粒子径としては、より好ましくは0.05μm以上、30μm以下、さらに好ましくは0.1μm以上、10μm以下である。上記固着防止剤の平均粒子径は、ISO 13320−1に準拠して測定した値である。上記固着防止剤は、必要に応じてカップリング剤などで表面処理を施されたものであってもよい。
本発明のポリオレフィン組成物は、ポリオレフィン用加工助剤の含有量が組成物の全重量に対して0.0005〜10重量%である。本発明のポリオレフィン組成物中のポリオレフィン用加工助剤の含有割合が上記範囲であることによって、本発明のポリオレフィン組成物を、成形品を得るための成形材料として用いることも可能であるし、加工助剤用マスターバッチとして調製して用いることも可能である。本発明のポリオレフィン組成物中のポリオレフィン用加工助剤の含有量としては、組成物の全重量に対して0.001〜7重量%であることが好ましく、0.0025〜5重量%であることがより好ましい。
特に、本発明のポリオレフィン組成物を成形材料として用いる場合、本発明のポリオレフィン組成物は、ポリオレフィンに対するエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体の重量%比が1〜0.0005重量%であることが好ましい。より好ましくは、0.5〜0.001重量%であり、更に好ましくは、0.2〜0.0025重量%である。
また、本発明のポリオレフィン組成物から調製される加工助剤用マスターバッチは、ポリオレフィンを成形する際の加工助剤として好適に用いることができる。
本発明のポリオレフィン組成物から調製される上記加工助剤用マスターバッチは、上記ポリオレフィン用加工助剤がポリオレフィンに満遍なく分散したものであるので、ポリオレフィンの成形時に添加することにより、押出トルクや押出圧力の低下等、ポリオレフィンの成形加工性を向上させることができる。
上記ポリオレフィンとしては、上述のポリオレフィンと同様のものを挙げることができ、なかでも、ポリエチレン、ポリプロピレンであることが好ましく、ポリエチレンであることがより好ましい。
上記加工助剤用マスターバッチは、粉末、顆粒、ペレット等の形態の別を問わないものであるが、本発明のポリオレフィン用加工助剤がポリオレフィン中で微分散された状態で保持される点で、溶融混練することで得られるペレットであることが好ましい。
上記溶融混練する温度は、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体の融点より高い押出温度で行うことが好ましい。押出温度が融点以上であることが好ましく、押出温度が融点より10℃以上高いことがより好ましい。
上記加工助剤用マスターバッチにおいて、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、溶融成形が容易となる点から、ポリオレフィンに対するエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体の重量%比が0.05〜10重量%であることが好ましく、0.1〜5重量%であることがより好ましい。
上記加工助剤用マスターバッチは、上記ポリオレフィン用加工助剤及び上記ポリオレフィンとともに、必要に応じて、その他の成分を配合してなるものであってもよい。
上記その他の成分としては特に限定されず、例えば、上述した本発明の組成物に含まれるその他の成分と同様のものが挙げられる。
上記その他の成分としては特に限定されず、例えば、上述した本発明の組成物に含まれるその他の成分と同様のものが挙げられる。
上記加工助剤用マスターバッチは、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体および所望によりその他の成分をポリオレフィンに添加したものを、100〜350℃の温度下に混練することにより得ることができる。
このように、ポリオレフィンを成形するための、エチレンに基づく重合単位(a)、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位(b)並びに任意の重合単位であるエチレン及びテトラフルオロエチレンと共重合可能な単量体に基づく重合単位(c)からなり、重合単位(a)と重合単位(b)とのモル%比(a)/(b)が50〜10/50〜90であり、重合単位(c)の含有割合が重合単位(a)及び重合単位(b)の合計に対して0〜10モル%であるエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体とポリオレフィンとを含み、ポリオレフィンに対するエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体の重量%比が0.05〜10重量%である組成物の使用もまた、本発明の好適な実施形態の一つである。
本発明はまた、上述の本発明のポリオレフィン組成物を成形して得られる成形品でもある。
上記成形は、本発明のポリオレフィン組成物を予め調製して成形機に投入し、溶融、押出等を行うものであってもよいし、上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体、ポリオレフィンおよび所望によりその他の成分を成形機に同時に投入し、溶融、押出等を行うものであってもよいし、上記加工助剤用マスターバッチとポリオレフィンとを成形機に同時に投入し、溶融、押出等を行うものであってもよい。
上記成形は、本発明のポリオレフィン組成物を予め調製して成形機に投入し、溶融、押出等を行うものであってもよいし、上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体、ポリオレフィンおよび所望によりその他の成分を成形機に同時に投入し、溶融、押出等を行うものであってもよいし、上記加工助剤用マスターバッチとポリオレフィンとを成形機に同時に投入し、溶融、押出等を行うものであってもよい。
上記ポリオレフィン組成物の成形としては、特に限定されず、例えば、押出成形、射出成形、ブロー成形等が挙げられるが、なかでも、上記成形加工性を効果的に発揮させるためには、押出成形が好ましい。
上記成形に関する各種条件としては特に限定されず、使用するポリオレフィン組成物の組成や量、所望の成形品の形状、サイズ等に応じて適宜設定することができる。
上記成形の際の成形温度としては、一般に、本発明のポリオレフィン組成物におけるポリオレフィンの融点以上、且つ、上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体及び上記ポリオレフィンの各分解温度のうち低い方の温度未満の温度で行い、100〜350℃の範囲である。
上記成形温度は、押出成形の場合、押出温度ということがある。
上記成形の際の成形温度としては、一般に、本発明のポリオレフィン組成物におけるポリオレフィンの融点以上、且つ、上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体及び上記ポリオレフィンの各分解温度のうち低い方の温度未満の温度で行い、100〜350℃の範囲である。
上記成形温度は、押出成形の場合、押出温度ということがある。
本発明のポリオレフィン組成物は特に、高速で押出成形した場合であっても、成形開始時に発生するメルトフラクチャーを短時間で消失させることができ、また、フルオロポリマーとしてエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体のみを含む加工助剤を少量ポリオレフィンに添加するだけで、従来技術と比べて同等の時間でメルトフラクチャーを消失させることができるものであることから、上記成形を高温、高速で行うことが可能なものである。例えば、成形温度を220℃以上として成形することも可能であるし、800〜1200sec−1の剪断速度で成形することも可能である。
このように、エチレンに基づく重合単位(a)、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位(b)並びに任意の重合単位であるエチレン及びテトラフルオロエチレンと共重合可能な単量体に基づく重合単位(c)からなり、重合単位(a)と重合単位(b)とのモル%比(a)/(b)が50〜10/50〜90であり、重合単位(c)の含有割合が重合単位(a)及び重合単位(b)の合計に対して0〜10モル%であるエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体と、ポリオレフィンと、を混合することによりポリオレフィン組成物を得る工程、並びに、前記ポリオレフィン組成物を220℃以上で成形することにより成形品を得る工程、を含む成形品の製造方法もまた、本発明の一つである。このような高温で成形を行う製造方法によって成形品を製造することにより、溶融加工性ポリマーであるポリオレフィンの溶融粘度を下げることができ、成形性の向上、成形品の外観の改善が期待できる。
また、上記成形品を得る工程において、上記ポリオレフィン組成物を800〜1200sec−1の剪断速度で成形することもまた、本発明の好適な実施形態の一つである。このような製造方法は成形が高速で行われることから、生産性の向上が期待できる。
上記製造方法におけるポリオレフィン組成物を得る工程においては、ポリオレフィンに対する上記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体の重量%比が0.0005〜1重量%となるように混合して組成物を得ることが好ましい。
本発明の成形品は、例えば、シート状;フィルム状;ロッド状;パイプ状;繊維状等の種々の形状にすることができる。
上記成形品の用途としては特に限定されず、用いるポリオレフィンの種類によるが、例えば、機械的性質をはじめとする力学的性質や表面性を主として強く要求されるもの等に好適に用いられる。
上記成形品の用途としては特に限定されず、用いるポリオレフィンの種類によるが、例えば、機械的性質をはじめとする力学的性質や表面性を主として強く要求されるもの等に好適に用いられる。
上記成形品の用途としては、例えば、各種フィルム、袋、被覆材、飲料用容器等の食器類、電線、ケーブル、パイプ、繊維、ボトル、ガソリンタンク、その他の各種産業用成形品等が挙げられる。
本発明のポリオレフィン用加工助剤は、上述の構成よりなるので、溶融加工性ポリマーであるポリオレフィンを高速で押出成形を行う場合であっても、成形開始時に発生するメルトフラクチャーを短時間で消失させることができ、また、当該ポリオレフィン用加工助剤を少量ポリオレフィンに添加するだけで、従来技術と比べて同等の時間でメルトフラクチャーを消失させることが可能である。
以下に実施例及び比較例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例に記載の各測定値は、次の方法により求めた値である。
1.共重合組成
19F−NMR(Bruker社製、AC300P型)を用いて測定した。
1.共重合組成
19F−NMR(Bruker社製、AC300P型)を用いて測定した。
2.メルトフローレート〔MFR〕
ASTM D 3159に準拠して測定した。
ASTM D 3159に準拠して測定した。
3.融点〔mp〕
DSC装置(セイコー社製)を用い、10℃/分の速度で昇温したときの融解熱曲線における極大値に対応する温度を融点とした。
DSC装置(セイコー社製)を用い、10℃/分の速度で昇温したときの融解熱曲線における極大値に対応する温度を融点とした。
4.メルトフラクチャー消失時間
ポリオレフィンのみで、全面にメルトフラクチャーが発生している状態で圧力が安定するまで押出を行い、その後のスクリューが見えた時点で加工助剤等の各組成の材料をホッパーに投入してその時点を0とし、メルトフラクチャーが消え成形品の全面が平滑になった時間をメルトフラクチャー消失時間とした。メルトフラクチャーの消失は目視および触診により行った。
なお、目視および触診の結果、表面全体がメルトフラクチャーの消失した光沢のある平滑面ではなく、全体あるいは部分的に波打った縞状である状態を、本明細書中、「サメ肌」と呼ぶ。
ポリオレフィンのみで、全面にメルトフラクチャーが発生している状態で圧力が安定するまで押出を行い、その後のスクリューが見えた時点で加工助剤等の各組成の材料をホッパーに投入してその時点を0とし、メルトフラクチャーが消え成形品の全面が平滑になった時間をメルトフラクチャー消失時間とした。メルトフラクチャーの消失は目視および触診により行った。
なお、目視および触診の結果、表面全体がメルトフラクチャーの消失した光沢のある平滑面ではなく、全体あるいは部分的に波打った縞状である状態を、本明細書中、「サメ肌」と呼ぶ。
5.降下圧力量、安定圧力到達時間
後述する押出評価では、押出圧力が初期の加工助剤の入っていない線状低密度ポリエチレンだけの圧力(初期圧力)から、加工助剤の効果が発揮されて低下し、その後、ほぼ一定の圧力で安定する(安定圧力)。上記初期圧力と安定圧力の差を降下圧力量とした。また、上記安定圧力に到達するまでの時間を安定圧力到達時間とした。
後述する押出評価では、押出圧力が初期の加工助剤の入っていない線状低密度ポリエチレンだけの圧力(初期圧力)から、加工助剤の効果が発揮されて低下し、その後、ほぼ一定の圧力で安定する(安定圧力)。上記初期圧力と安定圧力の差を降下圧力量とした。また、上記安定圧力に到達するまでの時間を安定圧力到達時間とした。
(加工助剤の作製)
実施例1〜4で用いた含フッ素ポリマーは、特許第3428026号公報における比較例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表1に示す組成にて製造されたものである。実施例1〜4においては、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用いた。
比較例2、3で用いた含フッ素ポリマーは、特許第5140902号公報における実施例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表1に示す組成にて製造されたものである。
比較例2においては、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用い、比較例3では、製造した含フッ素ポリマーに対して1/2(重量比)のポリエチレングリコール(DOW CHEMICAL社製、CARBOWAXTM SENTRYTM POLYETHYLEN GRYCOL 8000 GRANULAR NF、以下「PEG」と称する。)を混合したものを加工助剤として用いた。
比較例4で用いた含フッ素ポリマーは、米国特許第3085083号明細書における実施例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表1に示す組成にて製造されたものである。比較例4においては、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用いた。
比較例5で用いた含フッ素ポリマーは、特許第3428026号公報における実施例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表1に示す組成にて製造されたものである。比較例5においては、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用いた。
実施例10〜12で用いた含フッ素ポリマーはそれぞれ、実施例1〜3で用いた含フッ素ポリマーの製造と実質的に同様の方法を用いて、表4に示す組成及びMFRにて製造されたものである。実施例10〜12においては、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用いた。
実施例1〜4で用いた含フッ素ポリマーは、特許第3428026号公報における比較例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表1に示す組成にて製造されたものである。実施例1〜4においては、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用いた。
比較例2、3で用いた含フッ素ポリマーは、特許第5140902号公報における実施例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表1に示す組成にて製造されたものである。
比較例2においては、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用い、比較例3では、製造した含フッ素ポリマーに対して1/2(重量比)のポリエチレングリコール(DOW CHEMICAL社製、CARBOWAXTM SENTRYTM POLYETHYLEN GRYCOL 8000 GRANULAR NF、以下「PEG」と称する。)を混合したものを加工助剤として用いた。
比較例4で用いた含フッ素ポリマーは、米国特許第3085083号明細書における実施例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表1に示す組成にて製造されたものである。比較例4においては、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用いた。
比較例5で用いた含フッ素ポリマーは、特許第3428026号公報における実施例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表1に示す組成にて製造されたものである。比較例5においては、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用いた。
実施例10〜12で用いた含フッ素ポリマーはそれぞれ、実施例1〜3で用いた含フッ素ポリマーの製造と実質的に同様の方法を用いて、表4に示す組成及びMFRにて製造されたものである。実施例10〜12においては、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用いた。
(マスターバッチの作製)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1002YB)に、線状低密度ポリエチレンと加工助剤との合計重量に対して、上記加工助剤が5重量%となるように混合し、さらにIRGANOX B225(BASF社製)を0.1重量%混合し、二軸押出機(株式会社東洋精機製作所製、ラボプラストミル30C150 スクリューのL/D)に投入し、スクリュー回転数80rpmで加工助剤を含有するペレットを得た。マスターバッチ中の加工助剤の分散均一性を向上させるために、得られた加工助剤を含有するペレットをタンブリングにて混合し、スクリュー回転数を100rpmにしたこと以外は、上記ペレットを得るときと同条件で、加工助剤とポリオレフィンとからなる加工助剤入りマスターバッチを得た。
押出における温度条件は以下の通りである。
条件1:シリンダー温度150、250、250、ダイ温度180℃
条件2:シリンダー温度150、170、180、ダイ温度180℃
条件1、2で得られたペレットから超薄切片を切り出し、反射型光学顕微鏡にて顕微鏡観察を行い、得られた画像を光学解析装置にて二値化処理した。その結果、条件1、条件2で得られたペレットにおいて、加工助剤は線状低密度ポリエチレン中に微粒子状に分散していることが確認された。そして、二値化処理画像からその平均分散粒子径を求めた結果、条件1、2で得られたペレットは共に5μm以下であったが、条件2で得られたペレット中には、10μm以上の加工助剤粒子が多く含まれていた。
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1002YB)に、線状低密度ポリエチレンと加工助剤との合計重量に対して、上記加工助剤が5重量%となるように混合し、さらにIRGANOX B225(BASF社製)を0.1重量%混合し、二軸押出機(株式会社東洋精機製作所製、ラボプラストミル30C150 スクリューのL/D)に投入し、スクリュー回転数80rpmで加工助剤を含有するペレットを得た。マスターバッチ中の加工助剤の分散均一性を向上させるために、得られた加工助剤を含有するペレットをタンブリングにて混合し、スクリュー回転数を100rpmにしたこと以外は、上記ペレットを得るときと同条件で、加工助剤とポリオレフィンとからなる加工助剤入りマスターバッチを得た。
押出における温度条件は以下の通りである。
条件1:シリンダー温度150、250、250、ダイ温度180℃
条件2:シリンダー温度150、170、180、ダイ温度180℃
条件1、2で得られたペレットから超薄切片を切り出し、反射型光学顕微鏡にて顕微鏡観察を行い、得られた画像を光学解析装置にて二値化処理した。その結果、条件1、条件2で得られたペレットにおいて、加工助剤は線状低密度ポリエチレン中に微粒子状に分散していることが確認された。そして、二値化処理画像からその平均分散粒子径を求めた結果、条件1、2で得られたペレットは共に5μm以下であったが、条件2で得られたペレット中には、10μm以上の加工助剤粒子が多く含まれていた。
[押出評価1]
(比較例1)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)を一軸押出機(HAAKE社製、Rheomex OS、L/D:33、スクリュー径:20mm、ダイ径:2mmφ×40mmL)にて、シリンダー温度210〜240℃、ダイ温度240℃、スクリュー回転数30rpmにて押出を行い60分間ダイ圧力の変化を観察した。その後、スクリュー回転数10rpmに変更して10分間、80rpmに変更して15分間、さらに5rpmに変更して120分間それぞれダイ圧力の変化を観察した。
(比較例1)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)を一軸押出機(HAAKE社製、Rheomex OS、L/D:33、スクリュー径:20mm、ダイ径:2mmφ×40mmL)にて、シリンダー温度210〜240℃、ダイ温度240℃、スクリュー回転数30rpmにて押出を行い60分間ダイ圧力の変化を観察した。その後、スクリュー回転数10rpmに変更して10分間、80rpmに変更して15分間、さらに5rpmに変更して120分間それぞれダイ圧力の変化を観察した。
(実施例1〜4及び比較例2〜5)
上記線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、上記二軸押出機にて条件1で成形した加工助剤入りマスターバッチを、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、上記マスターバッチが1重量%になるように添加し、タンブリングにて混合した以外は、比較例1と同様にして押出評価を行った。
上記線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、上記二軸押出機にて条件1で成形した加工助剤入りマスターバッチを、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、上記マスターバッチが1重量%になるように添加し、タンブリングにて混合した以外は、比較例1と同様にして押出評価を行った。
各試験運転の前には、15重量%シリカ入り線状低密度ポリエチレンをホッパーに投入し、スクリュー回転数を150rpmに上げ、約15分パージを行った。その後、試験に使用するのと同じ線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)を投入し約15分パージを行った。その後、スクリュー回転数を30rpmに戻して温度が安定するまで押出を行い、初期圧力が25.3〜25.9MPaに戻っていることを確認してから、次の実験を行った。初期圧力が戻っていない場合は、初期圧力が戻るまで、上記のパージ作業を繰り返してから次の実験を行った。
実施例1〜4及び比較例1〜5における含フッ素ポリマーの組成、各評価結果等を表1、図1に示す。
実施例1〜4及び比較例1〜5における含フッ素ポリマーの組成、各評価結果等を表1、図1に示す。
表1中の略号は、以下の通りである。
TFE:テトラフルオロエチレン
VDF:ビニリデンフルオライド
HFP:ヘキサフルオロプロピレン
フッ素モノマーI:CH2=CFCF2CF2CF2H
フッ素モノマーII:CH2=CHCF2CF2CF2CF3
TFE:テトラフルオロエチレン
VDF:ビニリデンフルオライド
HFP:ヘキサフルオロプロピレン
フッ素モノマーI:CH2=CFCF2CF2CF2H
フッ素モノマーII:CH2=CHCF2CF2CF2CF3
表1に示されるとおり、本発明の加工助剤を使用した場合、80rpmの条件下で、比較例2〜4にくらべて大きな圧力降下量を示した。
なお、以下の数式より算出される剪断速度を表2に示す。
上記数式中の略号は、以下の通りである。
γ:剪断速度(sec−1)
Q:押出量(kg/hr)
R:ダイの直径(mm)
γ:剪断速度(sec−1)
Q:押出量(kg/hr)
R:ダイの直径(mm)
[押出評価2]
(実施例5)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、実施例1で用いた加工助剤入りマスターバッチを、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、マスターバッチが1重量%になるように添加し、タンブリングにて混合した。得られたマスターバッチ入り線状低密度ポリエチレンを一軸押出機(HAAKE社製、Rheomex OS、L/D:33、スクリュー径:20mm、ダイ径:2mmφ×40mmL)にて、シリンダー温度210〜240℃、ダイ温度240℃、スクリュー回転数80rpmにて押出を行い、ダイ圧力とメルトフラクチャーの変化を観察した。
(実施例5)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、実施例1で用いた加工助剤入りマスターバッチを、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、マスターバッチが1重量%になるように添加し、タンブリングにて混合した。得られたマスターバッチ入り線状低密度ポリエチレンを一軸押出機(HAAKE社製、Rheomex OS、L/D:33、スクリュー径:20mm、ダイ径:2mmφ×40mmL)にて、シリンダー温度210〜240℃、ダイ温度240℃、スクリュー回転数80rpmにて押出を行い、ダイ圧力とメルトフラクチャーの変化を観察した。
(実施例6〜8)
実施例1で用いた加工助剤入りマスターバッチをそれぞれ、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、0.2、0.1、0.05重量%になるように添加した以外は実施例5と同様にして押出評価を行った。
実施例1で用いた加工助剤入りマスターバッチをそれぞれ、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、0.2、0.1、0.05重量%になるように添加した以外は実施例5と同様にして押出評価を行った。
(比較例6)
比較例2で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例5と同様にして押出評価を行った。
比較例2で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例5と同様にして押出評価を行った。
(比較例7)
比較例3で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例5と同様にして押出評価を行った。
比較例3で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例5と同様にして押出評価を行った。
各試験運転の前には、15重量%シリカ入り線状低密度ポリエチレンをホッパーに投入し、スクリュー回転数を150rpmに上げ、約15分パージを行った。その後、試験に使用するのと同じ線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)を投入し約15分パージを行った。その後、スクリュー回転数を80rpmに戻して温度が安定するまで押出を行い、初期圧力が35.6〜35.8MPaに戻っていることを確認してから、次の実験を行った。初期圧力が戻っていない場合は、初期圧力が戻るまで、上記のパージ作業を繰り返してから次の実験を行った。
実施例5〜8及び比較例6〜7における各評価結果等を表3に示す。また、実施例5〜8及び比較例6〜7の押出におけるダイ圧力の経時変化を図2に示す。
実施例5〜8及び比較例6〜7における各評価結果等を表3に示す。また、実施例5〜8及び比較例6〜7の押出におけるダイ圧力の経時変化を図2に示す。
表3中、加工助剤添加濃度(ppm)は、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対する加工助剤割合である。
表3、図2より、次のことが分かった。実施例5では、マスターバッチ添加開始後15分以内に圧力は5MPa降下し、またメルトフラクチャーは、完全に消失した。実施例6〜8の場合は、加工助剤添加濃度が低くなるにしたがって、圧力降下に要する時間は長くなったが、添加濃度25ppmの場合にも添加後70分以内にメルトフラクチャーは完全に消失した。一方、比較例6、7の場合は、実施例5に比べて圧力降下(降下圧力量ΔP)が小さく、また降下完了までの時間(安定圧力到達時間)が長かった。またマスターバッチ添加開始から70分経過後もメルトフラクチャーは完全に消失しなかった。
[押出評価3]
(実施例9)
実施例4で用いた加工助剤入りマスターバッチを用い、シリンダー温度を180〜220℃、ダイ温度を220℃とした以外は実施例5と同様にして押出評価を行った。
(実施例9)
実施例4で用いた加工助剤入りマスターバッチを用い、シリンダー温度を180〜220℃、ダイ温度を220℃とした以外は実施例5と同様にして押出評価を行った。
(実施例10〜12)
上記二軸押出機にて条件1で成形した加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例9と同様にして押出評価を行った。
上記二軸押出機にて条件1で成形した加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例9と同様にして押出評価を行った。
(比較例8)
比較例2で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例9と同様にして押出評価を行った。
比較例2で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例9と同様にして押出評価を行った。
(比較例9)
比較例3で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例9と同様にして押出評価を行った。
比較例3で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例9と同様にして押出評価を行った。
実施例9〜12及び比較例8〜9における各評価結果等を表4に示す。また、実施例9〜12及び比較例8〜9の押出におけるダイ圧力の経時変化を図3に示す。
表4、図3より、次のことが分かった。実施例9〜12では、いずれもメルトフラクチャーは完全に消失した。一方、比較例8、9の場合は、実施例10〜12に比べて圧力降下(降下圧力量ΔP)が小さく、また降下に要する時間(安定圧力到達時間)が長かった。またマスターバッチ添加開始から60分経過後もメルトフラクチャーは完全に消失しなかった。
[押出評価4]
(実施例13〜16及び比較例10〜11)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1004YB MI=4)を用いた以外はそれぞれ実施例9〜12及び比較例8〜9と同様にして押出評価を行った。
実施例13〜16及び比較例10〜11における各評価結果等を表5に示す。また、実施例13〜16及び比較例10〜11の押出におけるダイ圧力の経時変化を図4に示す。
(実施例13〜16及び比較例10〜11)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1004YB MI=4)を用いた以外はそれぞれ実施例9〜12及び比較例8〜9と同様にして押出評価を行った。
実施例13〜16及び比較例10〜11における各評価結果等を表5に示す。また、実施例13〜16及び比較例10〜11の押出におけるダイ圧力の経時変化を図4に示す。
表5、図4から、次のことが分かった。実施例14〜16では、メルトフラクチャー消失に至る時間は、MFRが大きくなるにともない長くなったが、いずれも20分以内に完全に消失した。一方、比較例10〜11では、短時間で圧力降下したが、メルトフラクチャー消失に至る時間は、30〜40分であった。
(加工助剤の作製)
実施例17〜45で用いた含フッ素ポリマーETFE9〜18は、特許第5445583号公報における実施例および比較例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表6に示す組成にて製造されたものである。
実施例17〜34、44〜45では、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用いた。
実施例35〜43では、含フッ素ポリマーETFE7にポリエチレングリコール(PEG)を混合したものを加工助剤として用いた。
実施例42〜43では、含フッ素ポリマーETFE7とPEGとを、それぞれ20/80、50/50(重量比)となるよう、予め混合したものを加工助剤として用いた。
上記PEGとして、DOW CHEMICAL社製、CARBOWAXTM SENTRYTM POLYETHYLENE GLYCOL 8000 GRANULARを用いた。
比較例13、17、19、21で用いた含フッ素ポリマー(フッ素ゴム)は、特許第5140902号公報における実施例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表1に示す組成にて製造されたものである。
比較例13、17、19、21では、この製造されたフッ素ゴムに、固着防止剤を、フッ素ゴム/固着防止剤(重量比)が90/10となるように混合したものを加工助剤として用いた。
上記固着防止剤として、タルク(Luzenac社製、Jetfine 1A)、シリカ(GRACE社製、SYLOBLOC 45H)、炭酸カルシウム(白石工業株式会社製、Brilliant 1500)を3/6/2(重量比)で、予め混合したものを用いた。
比較例14、18、20、22では、上記と同様の含フッ素ポリマー(フッ素ゴム)に、ポリエチレングリコール(PEG)を、フッ素ゴム/PEG(重量比)が1/2となるように混合したものを加工助剤として用いた。
PEGは、DOW CHEMICAL社製、CARBOWAXTM SENTRYTM POLYETHYLENE GLYCOL 8000 GRANULARを用いた。
比較例15で用いた含フッ素ポリマーは、米国特許第3085083号明細書における実施例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表1に示す組成にて製造されたものである。比較例15においては、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用いた。
比較例16で用いた含フッ素ポリマーは、特許第3428026号公報における実施例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表1に示す組成にて製造されたものである。比較例16においては、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用いた。
実施例17〜45で用いた含フッ素ポリマーETFE9〜18は、特許第5445583号公報における実施例および比較例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表6に示す組成にて製造されたものである。
実施例17〜34、44〜45では、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用いた。
実施例35〜43では、含フッ素ポリマーETFE7にポリエチレングリコール(PEG)を混合したものを加工助剤として用いた。
実施例42〜43では、含フッ素ポリマーETFE7とPEGとを、それぞれ20/80、50/50(重量比)となるよう、予め混合したものを加工助剤として用いた。
上記PEGとして、DOW CHEMICAL社製、CARBOWAXTM SENTRYTM POLYETHYLENE GLYCOL 8000 GRANULARを用いた。
比較例13、17、19、21で用いた含フッ素ポリマー(フッ素ゴム)は、特許第5140902号公報における実施例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表1に示す組成にて製造されたものである。
比較例13、17、19、21では、この製造されたフッ素ゴムに、固着防止剤を、フッ素ゴム/固着防止剤(重量比)が90/10となるように混合したものを加工助剤として用いた。
上記固着防止剤として、タルク(Luzenac社製、Jetfine 1A)、シリカ(GRACE社製、SYLOBLOC 45H)、炭酸カルシウム(白石工業株式会社製、Brilliant 1500)を3/6/2(重量比)で、予め混合したものを用いた。
比較例14、18、20、22では、上記と同様の含フッ素ポリマー(フッ素ゴム)に、ポリエチレングリコール(PEG)を、フッ素ゴム/PEG(重量比)が1/2となるように混合したものを加工助剤として用いた。
PEGは、DOW CHEMICAL社製、CARBOWAXTM SENTRYTM POLYETHYLENE GLYCOL 8000 GRANULARを用いた。
比較例15で用いた含フッ素ポリマーは、米国特許第3085083号明細書における実施例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表1に示す組成にて製造されたものである。比較例15においては、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用いた。
比較例16で用いた含フッ素ポリマーは、特許第3428026号公報における実施例の重合と実質的に同様の方法を用いて、表1に示す組成にて製造されたものである。比較例16においては、この製造された含フッ素ポリマーを加工助剤として用いた。
(マスターバッチの作製)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1002YB)に、線状低密度ポリエチレンと加工助剤との合計重量に対して、上記加工助剤が5重量%となるように混合し、さらにIRGANOX B225(BASF社製)を0.1重量%混合し、二軸押出機(株式会社東洋精機製作所製、ラボプラストミル30C150 スクリューのL/D25)に投入し、スクリュー回転数80rpmで加工助剤を含有するペレットを得た。マスターバッチ中の加工助剤の分散均一性を向上させるために、得られた加工助剤を含有するペレットをタンブリングにて混合し、スクリュー回転数を100rpmにしたこと以外は、上記ペレットを得るときと同条件で、加工助剤とポリオレフィンとからなる加工助剤入りマスターバッチを得た。
押出における温度条件は以下の通りである。
条件1:シリンダー温度150、250、250、ダイ温度180℃
得られたペレットから超薄切片を切り出し、反射型光学顕微鏡にて顕微鏡観察を行い、得られた画像を光学解析装置にて二値化処理した。その結果、得られたペレットにおいて、加工助剤は線状低密度ポリエチレン中に微粒子状に分散していることが確認された。そして、二値化処理画像からその平均分散粒子径を求めた結果、いずれも5μm以下であった。
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1002YB)に、線状低密度ポリエチレンと加工助剤との合計重量に対して、上記加工助剤が5重量%となるように混合し、さらにIRGANOX B225(BASF社製)を0.1重量%混合し、二軸押出機(株式会社東洋精機製作所製、ラボプラストミル30C150 スクリューのL/D25)に投入し、スクリュー回転数80rpmで加工助剤を含有するペレットを得た。マスターバッチ中の加工助剤の分散均一性を向上させるために、得られた加工助剤を含有するペレットをタンブリングにて混合し、スクリュー回転数を100rpmにしたこと以外は、上記ペレットを得るときと同条件で、加工助剤とポリオレフィンとからなる加工助剤入りマスターバッチを得た。
押出における温度条件は以下の通りである。
条件1:シリンダー温度150、250、250、ダイ温度180℃
得られたペレットから超薄切片を切り出し、反射型光学顕微鏡にて顕微鏡観察を行い、得られた画像を光学解析装置にて二値化処理した。その結果、得られたペレットにおいて、加工助剤は線状低密度ポリエチレン中に微粒子状に分散していることが確認された。そして、二値化処理画像からその平均分散粒子径を求めた結果、いずれも5μm以下であった。
[押出評価5]
(実施例17〜26)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、上記二軸押出機にて成形した加工助剤(ETFE9〜18)入りマスターバッチを、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、上記マスターバッチが1重量%になるように添加し、タンブリングにて混合し、一軸押出機(HAAKE社製、Rheomex OS、L/D:33、スクリュー系:20mm、台形:2mmΦ掛ける40mmL)にて、シリンダー温度210〜240℃、ダイ温度240℃、スクリュー回転数30rpmにて押出を行い60分間ダイ圧力の変化を観察した。その後、スクリュー回転数10rpmに変更して10分間、80rpmに変更して15分間、さらに5rpmに変更して120分間それぞれダイ圧力の変化を観察した。
(実施例17〜26)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、上記二軸押出機にて成形した加工助剤(ETFE9〜18)入りマスターバッチを、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、上記マスターバッチが1重量%になるように添加し、タンブリングにて混合し、一軸押出機(HAAKE社製、Rheomex OS、L/D:33、スクリュー系:20mm、台形:2mmΦ掛ける40mmL)にて、シリンダー温度210〜240℃、ダイ温度240℃、スクリュー回転数30rpmにて押出を行い60分間ダイ圧力の変化を観察した。その後、スクリュー回転数10rpmに変更して10分間、80rpmに変更して15分間、さらに5rpmに変更して120分間それぞれダイ圧力の変化を観察した。
(比較例12)
上記線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)のみを一軸押出機にて押出を行った以外は、実施例17〜26と同様にして押出評価を行った。
上記線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)のみを一軸押出機にて押出を行った以外は、実施例17〜26と同様にして押出評価を行った。
(比較例13〜16)
上記線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、上記二軸押出機にて成形した加工助剤(表7記載)入りマスターバッチを、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、上記マスターバッチが1重量%になるように添加し、タンブリングにて混合した以外は、比較例1と同様にして押出評価を行った。
上記線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、上記二軸押出機にて成形した加工助剤(表7記載)入りマスターバッチを、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、上記マスターバッチが1重量%になるように添加し、タンブリングにて混合した以外は、比較例1と同様にして押出評価を行った。
各試験運転の前には、15重量%シリカ入り線状低密度ポリエチレンをホッパーに投入し、スクリュー回転数を150rpmに上げ、約15分パージを行った。その後、試験に使用するのと同じ線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)を投入し約15分パージを行った。その後、スクリュー回転数を30rpmに戻して温度が安定するまで押出を行い、初期圧力が25.3〜25.9MPaに戻っていることを確認してから、次の実験を行った。初期圧力が戻っていない場合は、初期圧力が戻るまで、上記のパージ作業を繰り返してから次の実験を行った。
実施例17〜26及び比較例12〜16における含フッ素ポリマーの組成、各評価結果等を表6、表7に示す。また、実施例17及び比較例13〜14の押出におけるダイ圧力の経時変化を図5に示す。
実施例17〜26及び比較例12〜16における含フッ素ポリマーの組成、各評価結果等を表6、表7に示す。また、実施例17及び比較例13〜14の押出におけるダイ圧力の経時変化を図5に示す。
表6中の略号は、以下の通りである。
TFE:テトラフルオロエチレン
フッ素モノマーI:CH2=CFCF2CF2CF2H
フッ素モノマーII:CH2=CHCF2CF2CF2CF3
フッ素モノマーIII:CH2=CHCF2CF2CF2CF2CF2CF3
TFE:テトラフルオロエチレン
フッ素モノマーI:CH2=CFCF2CF2CF2H
フッ素モノマーII:CH2=CHCF2CF2CF2CF3
フッ素モノマーIII:CH2=CHCF2CF2CF2CF2CF2CF3
表7に示されるとおり、本発明の加工助剤を使用した場合、80rpmの条件下で、比較例12〜16に比べて低いダイ圧力を示した。
[押出評価6]
(実施例27〜34)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、実施例17、18、20、22〜26で用いた加工助剤入りマスターバッチを、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、マスターバッチが1重量%になるように添加し、タンブリングにて混合した。得られたマスターバッチ入り線状低密度ポリエチレンを一軸押出機(HAAKE社製、Rheomex OS、L/D:33、スクリュー径:20mm、ダイ径:2mmφ×40mmL)にて、シリンダー温度210〜240℃、ダイ温度240℃、スクリュー回転数80rpmにて押出を行い、ダイ圧力とメルトフラクチャーの変化を観察した。
各試験運転の前には、15重量%シリカ入り線状低密度ポリエチレンをホッパーに投入し、スクリュー回転数を150rpmに上げ、約15分パージを行った。その後、試験に使用するのと同じ線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)を投入し約15分パージを行った。その後、スクリュー回転数を80rpmに戻して温度が安定するまで押出を行い、初期圧力が35.5〜36.3MPaに戻っていることを確認してから、次の実験を行った。初期圧力が戻っていない場合は、初期圧力が戻るまで、上記のパージ作業を繰り返してから次の実験を行った。
数1の数式より算出される剪断速度は、約1,200sec−1であった。
(実施例27〜34)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、実施例17、18、20、22〜26で用いた加工助剤入りマスターバッチを、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、マスターバッチが1重量%になるように添加し、タンブリングにて混合した。得られたマスターバッチ入り線状低密度ポリエチレンを一軸押出機(HAAKE社製、Rheomex OS、L/D:33、スクリュー径:20mm、ダイ径:2mmφ×40mmL)にて、シリンダー温度210〜240℃、ダイ温度240℃、スクリュー回転数80rpmにて押出を行い、ダイ圧力とメルトフラクチャーの変化を観察した。
各試験運転の前には、15重量%シリカ入り線状低密度ポリエチレンをホッパーに投入し、スクリュー回転数を150rpmに上げ、約15分パージを行った。その後、試験に使用するのと同じ線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)を投入し約15分パージを行った。その後、スクリュー回転数を80rpmに戻して温度が安定するまで押出を行い、初期圧力が35.5〜36.3MPaに戻っていることを確認してから、次の実験を行った。初期圧力が戻っていない場合は、初期圧力が戻るまで、上記のパージ作業を繰り返してから次の実験を行った。
数1の数式より算出される剪断速度は、約1,200sec−1であった。
(比較例17)
比較例13で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例27と同様にして押出評価を行った。
比較例13で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例27と同様にして押出評価を行った。
(比較例18)
比較例14で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例27と同様にして押出評価を行った。
比較例14で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例27と同様にして押出評価を行った。
実施例27〜34及び比較例17〜18における各評価結果等を表8に示す。また、実施例27〜30及び比較例17〜18の押出におけるダイ圧力の経時変化を図6に示す。
実施例31〜34及び比較例17〜18の押出におけるダイ圧力の経時変化を図7に示す。
実施例31〜34及び比較例17〜18の押出におけるダイ圧力の経時変化を図7に示す。
表8、図6〜7から、次のことが分かった。実施例27〜34では、いずれも圧力降下(降下圧力量ΔP)は約6MPa以上となり、10〜20分以内にメルトフラクチャーは消失した。
一方、比較例17、18の場合は、実施例に比べて圧力降下(降下圧力量ΔP)が小さく、また降下完了までの時間(安定圧力到達時間)が長かった。またマスターバッチ添加開始から70分経過後もメルトフラクチャーは完全に消失しなかった。
一方、比較例17、18の場合は、実施例に比べて圧力降下(降下圧力量ΔP)が小さく、また降下完了までの時間(安定圧力到達時間)が長かった。またマスターバッチ添加開始から70分経過後もメルトフラクチャーは完全に消失しなかった。
[押出評価7]
(実施例35)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、ETFE7を加工助剤に用いたマスターバッチを、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、1重量%になるように添加し、タンブリングにて混合した。得られたマスターバッチ入り線状低密度ポリエチレンを一軸押出機(HAAKE社製、Rheomex OS、L/D:33、スクリュー径:20mm、ダイ径:1.5mmφ×40mmL)にて、シリンダー温度210〜240℃、ダイ温度240℃、スクリュー回転数70rpmにて押出を行い、ダイ圧力とメルトフラクチャーの変化を観察した。
各試験運転の前には、15重量%シリカ入り線状低密度ポリエチレンをホッパーに投入し、スクリュー回転数を150rpmに上げ、約15分パージを行った。その後、試験に使用するのと同じ線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)を投入し約15分パージを行った。その後、スクリュー回転数を70rpmに戻して温度が安定するまで押出を行い、初期圧力が39.6〜40.4MPaに戻っていることを確認してから、次の実験を行った。初期圧力が戻っていない場合は、初期圧力が戻るまで、上記のパージ作業を繰り返してから次の実験を行った。
数1の数式より算出される剪断速度は、約2,400sec−1であった。
(実施例35)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、ETFE7を加工助剤に用いたマスターバッチを、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、1重量%になるように添加し、タンブリングにて混合した。得られたマスターバッチ入り線状低密度ポリエチレンを一軸押出機(HAAKE社製、Rheomex OS、L/D:33、スクリュー径:20mm、ダイ径:1.5mmφ×40mmL)にて、シリンダー温度210〜240℃、ダイ温度240℃、スクリュー回転数70rpmにて押出を行い、ダイ圧力とメルトフラクチャーの変化を観察した。
各試験運転の前には、15重量%シリカ入り線状低密度ポリエチレンをホッパーに投入し、スクリュー回転数を150rpmに上げ、約15分パージを行った。その後、試験に使用するのと同じ線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)を投入し約15分パージを行った。その後、スクリュー回転数を70rpmに戻して温度が安定するまで押出を行い、初期圧力が39.6〜40.4MPaに戻っていることを確認してから、次の実験を行った。初期圧力が戻っていない場合は、初期圧力が戻るまで、上記のパージ作業を繰り返してから次の実験を行った。
数1の数式より算出される剪断速度は、約2,400sec−1であった。
(実施例36〜38)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、実施例35で用いたETFE7を加工助剤に用いたマスターバッチとPEGを5重量%含むマスターバッチをそれぞれ、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、マスターバッチがそれぞれ250ppm/250ppm、250ppm/125ppm、100ppm/200ppmになるように添加し、タンブリングにて混合して用いた以外は、実施例35と同様にして押出評価を行った。
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、実施例35で用いたETFE7を加工助剤に用いたマスターバッチとPEGを5重量%含むマスターバッチをそれぞれ、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、マスターバッチがそれぞれ250ppm/250ppm、250ppm/125ppm、100ppm/200ppmになるように添加し、タンブリングにて混合して用いた以外は、実施例35と同様にして押出評価を行った。
実施例35〜38における各評価結果等を表9に示す。また、実施例35〜38におけるダイ圧力の経時変化を図8に示す。
表9、図8より、次のことが分かった。比較例17〜18のとおり、フッ素ゴムあるいはフッ素ゴムとPEGを混合した加工助剤では、剪断速度約1,200sec−1においてもメルトフラクチャーは消失しなかったのに対して、実施例35〜38では、剪断約2,400sec−1においてもメルトフラクチャーは完全に消失した。
[押出評価8]
(実施例39〜41)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、実施例35で用いたETFE7を加工助剤に用いたマスターバッチと、PEGを5重量%含むマスターバッチとを、線状低密度ポリエチレンと2つのマスターバッチとの合計重量に対してETFE7とPEGがそれぞれ50ppm/450ppm、167ppm/333ppm、250ppm/250ppmになるように添加し、タンブリングにて混合した。得られたマスターバッチ入り線状低密度ポリエチレンを一軸押出機(HAAKE社製、Rheomex OS、L/D:33、スクリュー径:20mm、ダイ径:2mmφ×40mmL)にて、シリンダー温度190〜220℃、ダイ温度220℃、スクリュー回転数80rpmにて押出を行い、ダイ圧力とメルトフラクチャーの変化を観察した。
各試験運転の前には、15重量%シリカ入り線状低密度ポリエチレンをホッパーに投入し、スクリュー回転数を150rpmに上げ、約15分パージを行った。その後、試験に使用するのと同じ線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)を投入し約15分パージを行った。その後、スクリュー回転数を70rpmに戻して温度が安定するまで押出を行い、初期圧力が37.6〜38.4MPaに戻っていることを確認してから、次の実験を行った。初期圧力が戻っていない場合は、初期圧力が戻るまで、上記のパージ作業を繰り返してから次の実験を行った。数1の数式より算出される剪断速度は、約1,200sec−1であった。
(実施例39〜41)
線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、実施例35で用いたETFE7を加工助剤に用いたマスターバッチと、PEGを5重量%含むマスターバッチとを、線状低密度ポリエチレンと2つのマスターバッチとの合計重量に対してETFE7とPEGがそれぞれ50ppm/450ppm、167ppm/333ppm、250ppm/250ppmになるように添加し、タンブリングにて混合した。得られたマスターバッチ入り線状低密度ポリエチレンを一軸押出機(HAAKE社製、Rheomex OS、L/D:33、スクリュー径:20mm、ダイ径:2mmφ×40mmL)にて、シリンダー温度190〜220℃、ダイ温度220℃、スクリュー回転数80rpmにて押出を行い、ダイ圧力とメルトフラクチャーの変化を観察した。
各試験運転の前には、15重量%シリカ入り線状低密度ポリエチレンをホッパーに投入し、スクリュー回転数を150rpmに上げ、約15分パージを行った。その後、試験に使用するのと同じ線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)を投入し約15分パージを行った。その後、スクリュー回転数を70rpmに戻して温度が安定するまで押出を行い、初期圧力が37.6〜38.4MPaに戻っていることを確認してから、次の実験を行った。初期圧力が戻っていない場合は、初期圧力が戻るまで、上記のパージ作業を繰り返してから次の実験を行った。数1の数式より算出される剪断速度は、約1,200sec−1であった。
(比較例19)
比較例13で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例39と同様にして押出評価を行った。
比較例13で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例39と同様にして押出評価を行った。
(比較例20)
比較例14で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例39と同様にして押出評価を行った。
比較例14で用いた加工助剤入りマスターバッチを用いた以外は、実施例39と同様にして押出評価を行った。
実施例39〜41及び比較例19〜20における各評価結果を表10に示す。また、実施例39〜41及び比較例19〜20におけるダイ圧力の経時変化を図9に示す。
表10、図9から、次のことが分かった。実施例39〜41では、圧力は4.2MPa以上降下した。メルトフラクチャー消失に至る時間は10分〜40分であり、ETFE7の配合量が増えるにしたがい短くなった。一方、比較例19〜20では、降下圧力量は実施例39〜41に比べて小さく、マスターバッチ添加開始から70分経過後もメルトフラクチャーは完全に消失しなかった。
[押出評価9]
(実施例42〜43)
実施例35で用いたETFE7とPEGとをそれぞれ、ETFE7/PEG(質量%)が、20/80又は50/50となるように予備混合して加工助剤を調製し、線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、上記加工助剤が5重量%となるように添加して、マスターバッチを作製した。
次いで、線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、得られたマスターバッチを、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、加工助剤が500ppmとなるよう添加して、タンブリングにより混合し、実施例39と同様に押出評価を行った。
実施例42〜43及び比較例19〜20における各評価結果等を表11に示す。また、実施例42〜43及び比較例19〜20におけるダイ圧力の経時変化を図10に示す。
(実施例42〜43)
実施例35で用いたETFE7とPEGとをそれぞれ、ETFE7/PEG(質量%)が、20/80又は50/50となるように予備混合して加工助剤を調製し、線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、上記加工助剤が5重量%となるように添加して、マスターバッチを作製した。
次いで、線状低密度ポリエチレン(EXXON MOBIL社製、LLDPE 1201XV)に、得られたマスターバッチを、線状低密度ポリエチレンとマスターバッチとの合計重量に対して、加工助剤が500ppmとなるよう添加して、タンブリングにより混合し、実施例39と同様に押出評価を行った。
実施例42〜43及び比較例19〜20における各評価結果等を表11に示す。また、実施例42〜43及び比較例19〜20におけるダイ圧力の経時変化を図10に示す。
表11、図10から、次のことが分かった。実施例42〜43では、圧力は約4.7MPa降下した。メルトフラクチャーは20分で完全に消失した。一方、比較例19〜20では、降下圧力量は実施例42〜43に比べて小さく、またマスターバッチ添加開始から70分経過後もメルトフラクチャーは完全に消失しなかった。
[押出評価10]
(実施例44〜45、比較例21〜22)
実施例22、26、比較例13、14で用いた加工助剤入りマスターバッチを用い、シリンダー温度を170〜200℃、ダイ温度を200℃とした以外は実施例27と同様にして押出評価を行った。
(実施例44〜45、比較例21〜22)
実施例22、26、比較例13、14で用いた加工助剤入りマスターバッチを用い、シリンダー温度を170〜200℃、ダイ温度を200℃とした以外は実施例27と同様にして押出評価を行った。
実施例44〜45及び比較例21〜22における各評価結果等を表12に示す。また、実施例44〜45及び比較例21〜22におけるダイ圧力の経時変化を図11に示す。
表12、図11から、次のことが分かった。実施例44〜45では、マスターバッチ添加開始から20分以内に約0.8〜1.5MPa圧力が降下し、メルトフラクチャーは10分以内に完全に消失した。一方、比較例21〜22では、短時間で圧力降下したが、マスターバッチ添加開始から70分経過後もメルトフラクチャーは完全に消失しなかった。
本発明のポリオレフィン用加工助剤及びポリオレフィン組成物は、上述の構成よりなるので、例えば、各種フィルム、袋、被覆材、飲料用容器等の食器類、電線、ケーブル、パイプ、繊維、ボトル、ガソリンタンク、その他の各種産業用成形品等、幅広い分野で利用することが可能である。
Claims (7)
- フルオロポリマーとしてエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体のみを含むポリオレフィン用加工助剤であって、
前記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、融点が170〜270℃である
ことを特徴とするポリオレフィン用加工助剤。 - エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、エチレンに基づく重合単位(a)、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位(b)及び任意の重合単位である下記一般式(1):
CH2=CXY (1)
(式中、Xは、水素原子又はフッ素原子を表す。Yは、フルオロアルキル基を表す。)で表される単量体に基づく重合単位(c)からなり、
重合単位(a)と重合単位(b)とのモル%比(a)/(b)が50〜10/50〜90であり、
重合単位(c)の含有割合が重合単位(a)及び重合単位(b)の合計に対して0〜10モル%である請求項1記載のポリオレフィン用加工助剤。 - 一般式(1)で表される単量体は、下記一般式(2):
CH2=CX−(CF2)nZ (2)
(式中、X及びZは、同一又は異なって、水素原子又はフッ素原子を表す。nは、2〜8の整数である。)で表される単量体である請求項2記載のポリオレフィン用加工助剤。 - エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体は、主鎖の末端又は側鎖に、−CONH2、−OCOOR(Rは、炭素数1〜6のアルキル基を表す。)、−CH2OH、−COF及び−COOHからなる群より選択される少なくとも1種の基を有する請求項1〜3のいずれかに記載のポリオレフィン用加工助剤。
- 更に、シリコーン−ポリエーテルコポリマー、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、ポリエーテルポリオール、アミンオキシド、カルボン酸、脂肪族エステル及びポリ(オキシアルキレン)からなる群より選択される少なくとも1種の界面剤を、加工助剤中1〜99重量%含む請求項1〜4のいずれかに記載のポリオレフィン用加工助剤。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のポリオレフィン用加工助剤と、ポリオレフィンとを含む組成物であって、
ポリオレフィン用加工助剤の含有量が、組成物の全重量に対して0.0005〜10重量%であり、
ポリオレフィン用加工助剤が、ポリオレフィン中に粒子状に分散しており、
ポリオレフィン用加工助剤のポリオレフィン中での平均分散粒子径が、10μm以下であることを特徴とするポリオレフィン組成物。 - ポリオレフィンは、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、メタロセン触媒型線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン及びポリ塩化ビニルからなる群より選択される少なくとも1種である請求項6記載のポリオレフィン組成物。
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