特許 5930962 単軸スクリュープラスチック加工装置において加工可能な表面処理圧縮成形材料の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5930962

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月8日

(54)【発明の名称】単軸スクリュープラスチック加工装置において加工可能な表面処理圧縮成形材料の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29B 9/16 20060101AFI20160526BHJP

   C08L 101/00 20060101ALI20160526BHJP

   C08L 97/00 20060101ALI20160526BHJP

   C08L 3/04 20060101ALI20160526BHJP

   C08K 9/00 20060101ALI20160526BHJP

【ＦＩ】

   B29B9/16

   C08L101/00

   C08L97/00

   C08L3/04

   C08K9/00

【請求項の数】23

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-516932(P2012-516932)

(86)(22)【出願日】2010年6月22日

(65)【公表番号】特表2012-531327(P2012-531327A)

(43)【公表日】2012年12月10日

(86)【国際出願番号】IB2010052810

(87)【国際公開番号】WO2010150182

(87)【国際公開日】20101229

【審査請求日】2013年5月15日

(31)【優先権主張番号】09163509.4

(32)【優先日】2009年6月23日

(33)【優先権主張国】EP

(31)【優先権主張番号】61/269,882

(32)【優先日】2009年6月30日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505018120

【氏名又は名称】オムヤ インターナショナル アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アマン，エルンスト

(72)【発明者】

【氏名】クネール，ミヒヤエル

(72)【発明者】

【氏名】ハルデマン，ペーター

(72)【発明者】

【氏名】ヘルシユ，エミール

【審査官】 相田 元

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０５０５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０３５６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１８９６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第９５／０１７４４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 J.Z. LIANG，EFFECT OF EXTRUSION CONDITIONS ON DIE-SWELL BEHAVIOR OF POLYPROPYLENE/DIATOMITE COMPOSITE MELTS，POLYMER TESTING，２００８年，V27，P936-940

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｂ ７／００−１１／１４

Ｂ２９Ｂ １３／００−１５／０６

Ｂ２９Ｃ ３１／００−３１／１０

Ｂ２９Ｃ ３７／００−３７／０４

Ｂ２９Ｃ ７１／００−７１／０２

Ｃ０８Ｋ ９／００

Ｃ０８Ｌ ３／０４

Ｃ０８Ｌ ９７／００

Ｃ０８Ｌ １０１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンパウンディング段階を含まず、以下の段階、
ａ）少なくとも１つの一次粉末材料を準備する段階、
ｂ）少なくとも１つの溶融表面処理用ポリマーを準備する段階、
ｃ）前記少なくとも１つの一次粉末材料および前記少なくとも１つの溶融表面処理用ポリマーを、円筒型処理室の高速ミキサーユニット中に同時にまたは逐次に供給する段階、
ｄ）前記少なくとも１つの一次粉末材料および前記少なくとも１つの溶融表面処理用ポリマーを高速ミキサー中で混合する段階、
ｅ）段階ｄ）から得られた混合材料を冷却ユニットに移送する段階
を含むことを特徴とする、表面処理した圧縮成形材料の製造方法。

【請求項2】

少なくとも１つの表面処理剤が、円筒型処理室の高速ミキサーユニット中に、少なくとも１つの一次粉末製品の供給と同時に供給される、またはその粉末製品の供給後に供給されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

段階ｅ）の前に、段階ｄ）から得られた混合材料が第２の混合ユニットに移送されることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項4】

少なくとも１つの溶融表面処理用ポリマーを、第２の混合ユニット中において段階ｄ）の混合材料に添加し混合することを特徴とする、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

段階ｃ）における一次粉末材料の温度が２０℃から３００℃の間であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

段階ｃ）における表面処理剤の温度が２０℃から３００℃の間であることを特徴とする、請求項２から５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

一次粉末材料が無機粉末であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

無機粉末が、天然の粉砕炭酸カルシウム（ＧＣＣ）；沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）；ドロマイトなどの炭酸カルシウム含有無機物；タルクなどのマグネシウム含有無機物もしくは粘土を伴うカルシウムなどの混合炭酸塩系充填剤；雲母；およびタルク−炭酸カルシウム混合物もしくは炭酸カルシウム−カオリン混合物、または天然の粉砕炭酸カルシウムと水酸化アルミニウム、雲母もしくは合成か天然の繊維との混合物、またはタルク−炭酸カルシウム共構造物もしくはタルク−二酸化チタン共構造物などの無機物の共構造物などのこれらの混合物を含む群から選択されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

無機粉末が、天然の粉砕炭酸カルシウム（ＧＣＣ）、または沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）、またはＧＣＣおよびＰＣＣの混合物、またはＧＣＣおよびＰＣＣおよび粘土の混合物、またはＧＣＣおよびＰＣＣおよびタルクの混合物、またはタルクまたは雲母であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

無機粉末が、大理石、石灰岩、カルサイトおよびライムストーンを含む群から選択されるＧＣＣと、アラゴナイトＰＣＣ、バテライトＰＣＣ、カルサイトＰＣＣ、菱面体ＰＣＣ、偏三角面体ＰＣＣを含む群から選択されるＰＣＣ、およびこれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

一次粉末材料が有機粉末であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

有機粉末が、木粉および変性デンプンを含む群から選択されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

溶融表面処理用ポリマーが、エチレンコポリマー、メタロセン系ポリプロピレン、ポリプロピレンホモポリマーを含む群から選択されることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

エチレンコポリマーが、エチレン−１−オクテンコポリマーであることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

ポリプロピレンホモポリマーが、アモルファス性ポリプロピレンホモポリマーであることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。

【請求項16】

表面処理剤が、ステアリン酸、酸化亜鉛、合成パラフィンワックス、ポリエチレンメタロセンワックスおよびポリプロピレンワックスを含む群から選択されることを特徴とする、請求項２から１５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

表面処理した圧縮成形材料が、単軸スクリュープラスチック加工装置において加工可能であることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項18】

５重量％から２５重量％の少なくとも１つの表面処理用ポリマー、及び７５重量％から９５重量％の少なくとも１つの一次無機粉末を含む、表面処理した圧縮成形材料であって、
該表面処理した圧縮成形材料は、ＩＳＯ ３３１０規格に準拠したふるい分析によって測定された１０μｍから１０ｍｍの平均粒子サイズを有する単一粒子の集塊から成り、
該表面処理した圧縮成形材料は、ＩＳＯ ３３１０規格に準拠した４５μｍの選別において、８０重量％より多い選別残留物を有し、
該表面処理した圧縮成形材料は、ＤＩＮ−５３４９２規格によって評価して易流動性である、表面処理した圧縮成形材料。

【請求項19】

コンパウンディング段階無しに、熱可塑性ポリマーマトリックス中で完全に再分散性であることを特徴とする、請求項１８に記載の表面処理した圧縮成形材料。

【請求項20】

非ダスト性であることを特徴とする、請求項１８または１９に記載の表面処理した圧縮成形材料。

【請求項21】

熱可塑性ポリマーにおける添加剤としての、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の圧縮成形材料の使用。

【請求項22】

請求項１８から２０のいずれか一項に記載の圧縮成形材料を、最終熱可塑性ポリマーに直接導入することによる熱可塑性ポリマーの製造方法。

【請求項23】

請求項１８から２０のいずれか一項に記載の圧縮成形材料を含む熱可塑性ポリマー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱可塑性ポリマーの加工分野に関し、具体的に本発明は、コンパウンディング段階無しに、熱可塑性ポリマーにおける使用に適した圧縮成形材料を製造する方法、および本方法によって得られた圧縮成形材料、および熱可塑性ポリマーにおけるこの使用に関する。

【背景技術】

【0002】

コンパウンディングは、溶融状態においてポリマーおよび添加剤を混合または／およびブレンドすることによって、プラスチック配合物を調製することにある。異なる原材料の均一なブレンドを得るために、様々な肝要な基準がある。分散混合および分配混合、ならびに加熱は重要な因子である。コニーダーおよび二軸スクリュー（同方向および異方向）ならびにインターナルミキサーが、プラスチック産業において最も一般的に使用されるコンパウンダーである。

【0003】

数十年間、熱可塑性プラスチックの加工産業は、変性熱可塑性樹脂の組成物を調製するために添加剤を使用しており、マスターバッチ／濃縮物またはコンパウンドと呼ばれる中間製品の生成に必要なコンパウンディング技術によって、多量の添加剤がポリマー樹脂中に導入される。

【0004】

例えば、ＷＯ ９５／１７４４１は、熱可塑性樹脂とブレンドするための熱可塑性顆粒の調製を含む、熱可塑性樹脂の最終製品の調製方法を開示している。

【0005】

ＷＯ ０１／５８９８８において、多量の充填剤入り熱可塑性材料を得るために無機充填剤のマスターバッチまたは濃縮物を調製する方法が記載されている。

【0006】

しかし、これらの文献によれば、従来の単軸スクリュー押出成形機において、良好に分散した一次粉末化合物を有するポリマー性最終製品を得ることは不可能である。むしろ、マスターバッチまたは濃縮物のような中間製品を製造する必要がある、すなわち中間のコンパウンディング段階無しに、従来の単軸スクリュー機において微細な一次粉末を分散することは不可能である。

【0007】

この点において、ＷＯ ２００７／０６６３６２などのさらなる文献は、混合方法および原料供給口を１つしか持たない装置を記載しており、一方、ＥＰ １ １５６ ９１８、ＷＯ ２００５／１０８０４５またはＷＯ ２００５／０６５０６７のような他の文献は、押出成形機またはエレミントミキサーに関するものである。

【0008】

しかし、いかなる中間段階をも必要とせずに、熱可塑性ポリマー中に導入するのに適した添加剤を、一次粉末から製造する容易で効率的な方法が依然として必要とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】国際公開第９５／１７４４１号

【特許文献2】国際公開第０１／５８９８８号

【特許文献3】国際公開第２００７／０６６３６２号

【特許文献4】欧州特許第１１５６９１８号明細書

【特許文献5】国際公開第２００５／１０８０４５号

【特許文献6】国際公開第２００５／０６５０６７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

したがって、本発明の第１の目的は、連続法または非連続法による熱可塑性ポリマーへの配合に適した材料の製造方法であって、熱可塑性ポリマー中に導入される一次粉末材料が、従来の単軸スクリュー押出成形機中において良好に分散され得る方法を提供することである。

【0011】

本目的は、本発明による方法、すなわち以下の段階、
ａ）少なくとも１つの一次粉末材料を準備する段階、
ｂ）少なくとも１つの溶融表面処理用ポリマーを準備する段階、
ｃ）前記少なくとも１つの一次粉末材料および前記少なくとも１つの溶融表面処理用ポリマーを、円筒型処理室（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｃｈａｍｂｅｒ）の高速ミキサーユニット中に同時にまたは逐次に供給する段階、
ｄ）前記少なくとも１つの一次粉末材料および前記少なくとも１つの溶融表面処理用ポリマーを高速ミキサー中で混合する段階、
ｅ）段階ｄ）から得られた混合材料を冷却ユニットに移送する段階
を含むことを特徴とする、圧縮成形材料を製造する方法によって達成される。

【課題を解決するための手段】

【0012】

いかなる理論にも拘泥しないが、２つの因子の組合せ、つまり高速ミキサーの使用と、一次粉末の単一化粒子（ｓｉｎｇｕｌａｒｉｓｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）の周囲に（粒子表面を完全に覆って表面処理圧縮成形材料をもたらす）薄膜を形成できる表面処理用ポリマーの使用の組合せにより、従来の単軸スクリュー押出成形装置を使用して、圧縮成形材料が熱可塑性ポリマー中に良好に分散する、すなわち、いかなる集塊（ｃｏｎｇｌｏｍｅｒａｔｅｓ）も形成することなく分散することが可能であると出願者は考えている。次に、単一化被膜粒子は緩い集塊を形成し得るが、ポリマー性表面層によって依然として分離されている。これは、圧縮成形の望ましい段階である。以下により詳細に記載されるように、圧縮成形の結果はバルク密度の増加、流動性の改善およびダストの抑制である。

【0013】

良好に分散しているとは、作製された各分散物について、５０倍率の双眼拡大鏡の下で圧縮フィルム上で目視検査した際、分散物が、マトリックスポリマーに相当する黒点および一次粉末に相当する白点のどちらも示さないことを意味する。

【0014】

圧縮成形材料とは、バルク材料が、Ｒｅｔｓｃｈ社のＡＳ ２００ふるいタワーを使用してＩＳＯ ３３１０規格に準拠したふるい分析によって測定された、１０μｍから１０ｍｍの範囲の平均粒子サイズを有する材料を形成する多くの単一粒子の集塊から成ると理解される。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施例１の最初の粉末の顕微鏡写真を示す図である。

【図2】実施例１の圧縮成形材料の顕微鏡写真を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

好ましい実施形態において、さらなる表面処理剤、好ましくは少なくとも１つの表面処理剤が、円筒型処理室の高速ミキサーユニットに、少なくとも１つの一次粉末製品の供給と同時に供給される、またはその粉末製品の供給後に供給される。表面処理剤は、好ましくは液状または液化しており、特に溶融状態において供給される。

【0017】

表面処理剤および表面処理用ポリマーの主な違いは、表面処理剤は一次粉末に化学的に結合していることである。好ましくは、これらは粉末の表面張力、すなわちこれらの疎水性をとりわけ変化させる働きをする。一方、以下で述べるように、ワックスも同様に表面処理剤として使用され得るが、ワックスは化学的に結合していないが、特に分散を改善する働き、特に高粘度の表面処理用ポリマーの粘度を低下する働きをする。

【0018】

これとは対照的に、表面処理用ポリマーは圧縮成形材料中において単一粒子を分離するために使用され、一次粉末粒子の表面とは化学的に結合していない。

【0019】

本発明によれば、表面処理用ポリマーは好ましくは１７０℃において５００ｍＰａ・ｓを超える粘度を有する一方、１７０℃における表面処理剤の粘度は、好ましくは５００ｍＰａ・ｓより小さい。

【0020】

本発明による方法は、得られた圧縮成形材料の重量に対して２重量％から１０重量％の範囲の濃度などの極めて低濃度の表面処理用製品、すなわち表面処理用ポリマーおよび表面処理剤を使用することをさらに可能にし、熱可塑性ベースポリマーに対する悪影響を低減し、さらにこれらの適合性を増強する。

【0021】

さらに、段階ｅ）の前、すなわち段階ｄ）から得られた混合材料が冷却ユニットに移送される前に、第２の混合ユニットに移送されるのが有利となり得る。

【0022】

場合によって、さらに少なくとも１つの溶融表面処理用ポリマーが、この第２の混合ユニットにおいて段階ｄ）の混合材料に添加されて混合される。

【0023】

本発明による方法のさらなる実施形態は、一次粉末材料の温度が２０℃から３００℃の間であり、好ましくは６０℃から２５０℃の間である。

【0024】

この点において、添加され得る、場合による表面処理剤の温度は、２０℃から３００℃の間であり、好ましくは６０℃から２５０℃の間であり、より好ましくは６０℃から１２０℃の間である。

【0025】

しかし、最大温度は成分のいずれの１つの熱分解温度より低くなければならない。

【0026】

本発明による一次粉末は、一次表面処理剤、例えばステアリン酸、パルミチン酸などの脂肪酸と共にまたは無しに、化学反応、挽砕または粉砕などの段階から得られるような任意の粉末とすることができる。

【0027】

それは、天然由来または合成のものとすることができる。

【0028】

本発明による方法の好ましい実施形態において、一次粉末材料は無機粉末である。

【0029】

次に、無機粉末は、天然の粉砕炭酸カルシウム（ＧＣＣ）；沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）；ドロマイトなどの炭酸カルシウム含有無機物；タルクなどのマグネシウム含有無機物もしくは粘土を伴うカルシウムなどの混合炭酸塩系充填剤；雲母；およびタルク−炭酸カルシウム混合物もしくは炭酸カルシウム−カオリン混合物、または天然の粉砕炭酸カルシウムと水酸化アルミニウム、雲母もしくは合成か天然の繊維との混合物、またはタルク−炭酸カルシウム共構造物（ｃｏ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）もしくはタルク−二酸化チタン共構造物などの無機物の共構造物などのこれらの混合物を含む群から選択され得る。

【0030】

好ましくは、無機粉末は、天然の粉砕炭酸カルシウム（ＧＣＣ）、または沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）、またはＧＣＣおよびＰＣＣの混合物、またはＧＣＣおよびＰＣＣおよび粘土の混合物、またはＧＣＣおよびＰＣＣおよびタルクの混合物、またはタルクまたは雲母である。

【0031】

好ましい実施形態において、無機粉末は、大理石、石灰岩、カルサイトおよびライムストーンを含む群から好ましく選択されるＧＣＣ；アラゴナイトＰＣＣ、バテライトＰＣＣ、カルサイトＰＣＣ、菱面体ＰＣＣ、偏三角面体ＰＣＣを含む群から好ましく選択されるＰＣＣ；およびこれらの混合物から選択される。

【0032】

別の実施形態において、一次粉末材料は有機粉末である。

【0033】

次に、有機粉末は、木粉および変性デンプンを含む群から好ましく選択される。

【0034】

溶融表面処理用ポリマーは、１７０℃において５００から４０００００ｍＰａ・ｓの間、より好ましくは１０００ｍＰａ・ｓから１０００００ｍＰａ・ｓの間などの粘度を有利に有するべきである。エチレンコポリマー、例えばエチレン−１−オクテンコポリマー、メタロセン系ポリプロピレン、ポリプロピレンホモポリマー、好ましくはアモルファス性ポリプロピレンホモポリマーを含む群から好ましく選択される。

【0035】

場合による表面処理剤は、ステアリン酸、酸化亜鉛、合成パラフィンワックス、ポリエチレンメタロセンワックスおよびポリプロピレンワックスを含む群から選択されるのが有利である。

【0036】

耐衝撃性改良剤、安定化剤などのような従来の機能性成分が、混合段階中または完成した表面処理した圧縮成形材料、さらに最終製品すなわちコンパウンドされた熱可塑性樹脂に含まれてよいことに留意するべきである。

【0037】

本発明による方法の利点は、製造方法が低コストであり、これにより最終製品のコストがより一層低下するという点にある。

【0038】

これはとりわけ、表面処理した圧縮成形材料が、このような表面処理した材料をコンパウンドする必要無しに、従来の単軸スクリュープラスチック加工装置において加工可能であるという点にある。

【0039】

こうして、本発明による方法の様々な変形および実施形態の範囲内において、円筒型処理室は、水平方向または垂直方向の位置において、１つの単軸スクリュー高速ミキサーを好ましく含有する。

【0040】

特に、例えば以下のパラメータ、
１０００−４０００ｒｐｍにおいて長さ３５０ｍｍ、直径９０ｍｍ；４００−３０００ｒｐｍにおいて長さ１２００ｍｍ、直径２３０ｍｍ、６００−１３００ｒｐｍにおいて長さ１５０ｍｍ、直径１５０ｍｍ、
を有する単軸スクリュー高速ミキサーを含有する従来の市販円筒型処理室が本発明において有用である。

【0041】

好ましくは、長さ：直径の比は１：１から１：６であり、より好ましくは２：１から５：１であり、特に３：１から４：１である。

【0042】

こうして、２軸ミキサーまたはＦａｒｒｅｌ連続ミキサー、コニーダー、Ｂａｎｂｕｒｙ回分ミキサーまたは他の等価な装置を使用する段階などの、従来のコンパウンディング段階をなくし得る。

【0043】

本発明の第２の態様は、本発明による方法によって得られた表面処理した圧縮成形材料に関する。

【0044】

いかなるコンパウンディング段階も無しに、熱可塑性ポリマーマトリックス中に完全な再分散性を示す点が、本発明による表面処理した圧縮成形材料の好ましい特徴である。完全な再分散性を示すとは、作製された各分散物について、５０倍率の双眼拡大鏡の下で圧縮フィルム上で目視検査した際、分散物が、マトリックスポリマーに相当する黒点および一次粉末に相当する白点のどちらも示さないことと理解される。

【0045】

このように表面処理した圧縮成形材料は、有利にも非ダスト性である。ＩＳＯ ３３１０規格に準拠してＲｅｔｓｃｈ社のＡＳ ２００ふるいタワーを用いたふるい分析によって測定された４５μｍの選別において、こうした非ダスト性の圧縮成形材料は、８０重量％より多い選別残留物（ｓｃｒｅｅｎ ｒｅｓｉｄｕｅ）を好ましく有し、さらに好ましくは９０重量％より多い選別残留物を有する。

【0046】

表面処理した圧縮成形材料において、一次粉末材料の含量は５０重量％から９９重量％が有利であり、好ましくは６０重量％から９８重量％が有利であり、より好ましくは７５重量％から９５重量％が有利であり、最も好ましくは８０重量％から９０重量％、例えば８５重量％が有利である。

【0047】

例えば、一次粉末がＧＣＣの場合、一次粉末は表面処理した圧縮成形材料中、７５重量％から９８重量％の量で存在してよく、好ましくは８６重量％から９２重量％の量で存在してよい。一次粉末がタルクの場合、表面処理した圧縮成形材料中で、７５重量％から９０重量％の量で、より好ましくは７６重量％から８７重量％で存在していればとりわけ好ましい。

【0048】

圧縮成形材料中の表面処理用ポリマーの含量は、通常１重量％から５０重量％であり、好ましくは２重量％から４０重量％であり、より好ましくは５重量％から２５重量％であり、特に８重量％から１４重量％、例えば１０重量％から１３重量％である。

【0049】

表面処理剤が、本発明による圧縮成形材料において使用される場合、その含量は一次粉末の比表面積に一般に依存する。有利には、０．０１重量％から１０重量％の量において存在し、好ましくは０．１重量％から７重量％の量において存在し、より好ましくは０．５重量％から５重量％、例えば１重量％から３重量％の量において存在する。例えば一次粉末がＧＣＣの場合、表面処理剤は、圧縮成形材料の総重量基準において０．０１重量％から１０重量％、好ましくは０．１重量％から３重量％の量において、通常存在する。

【0050】

本発明による圧縮成形材料の典型例は、９０重量％の一次粉末、９．５重量％の表面処理用ポリマーおよび０．５重量％の表面処理剤を含む。

【0051】

本発明の第３の目的は、熱可塑性ポリマーにおいて、得られた圧縮成形材料を添加剤として使用することに関する。

【0052】

したがって、本発明により、ポリマーの最終製品製造用の濃縮物および／またはコンパウンドとも呼ばれる中間マスターバッチの調製を必要とすることなく、圧縮成形材料の０．１重量％から８０重量％、好ましくは１重量％から５０重量％、より好ましくは５重量％から３０重量％の範囲の任意の濃度において、熱可塑性ポリマー中への圧縮成形材料の均一な分散が可能となる。

【0053】

本発明のさらなる態様は、本発明による表面処理した圧縮成形材料を熱可塑性ポリマー中に添加剤として使用すること、および表面処理した圧縮成形材料を最終の熱可塑性ポリマーに直接添加することによって、熱可塑性ポリマーを製造する方法である。

【0054】

本発明による表面処理した圧縮成形材料は、任意の従来の熱可塑性ポリマー、とりわけポリオレフィン系、ポリスチレン系、ポリビニル系またはポリアクリル系のポリマーおよび／またはコポリマーの製造または加工に使用され得る。例えば、本発明による表面処理した圧縮成形材料は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直線型低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレンＨＤＰＥ、ポリプロピレンホモポリマー、ランダムポリプロピレン、ヘテロ相ポリプロピレン、またはポリプロピレン単位を含むブロックコポリマーなどのポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩ−ＰＳ）およびポリアクリレートなどのポリマーに使用され得る。

【0055】

この点において、表面処理した圧縮成形材料は、インフレーションフィルム、シート、パイプ異形材の製造において、およびパイプ、異形材、ケーブルファイバなどの押出成形、圧縮成形、射出成形、熱成形、ブロー成形、回転成形などのような、こうした段階において添加剤として働くことができる。

【0056】

最後に、本発明のさらなる態様は、本発明による圧縮成形材料を含む熱可塑性ポリマーである。

【0057】

本発明のある種の実施形態を例示することを意図しており、非限定的である以下の実施例によって、本発明の趣旨および利益がよりよく理解される。

【0058】

（実施例）

【実施例1】

【0059】

本実施例は、本発明による非ダスト性の表面処理した圧縮成形材料の調製に関する。

【0060】

プロセス長１２００ｍｍおよび直径２３０ｍｍを有する、順に３つの供給口および１つの取出口を備えた、ヨコ型「Ｒｉｎｇ−Ｌａｙｅｒ−Ｍｉｘｅｒ／Ｐｅｌｌｅｔｉｚｅｒ」すなわち「Ａｍｉｘｏｎ社、ＲＭＧ ３０」を使用した。円筒には、加熱／冷却２重壁が備え付けられている。表面処理および圧縮成形は、回転式円筒型のピン取付スクリューによって得られる。
成分Ａ（一次粉末材料）：
０．５重量％のステアリン酸によって処理した、平均粒子サイズ２．７μｍを有する天然の炭酸カルシウム（ＧＣＣ））を１１０℃に予備加熱して、２２．６ｋｇ／ｈｒ．の速度において、第１の供給口に重量測定して供給する。
成分Ｂ：（表面処理用ポリマー）
成分Ｂを、表面処理される成分Ａに関係する必要速度（ｋｇ／ｈｒ．）、本実施例では２．４ｋｇ／ｈｒ．で、２３０℃の温度において、液体状態で供給口２から注入する。

【0061】

成分Ｂは、
−８０重量％のエチレン−１−オクテン−コポリマー（例えば、Ａｆｆｉｎｉｔｙ ＧＡ １９００／Ｄｏｗ社）、密度（ＡＳＴＭ Ｄ７９２）は０．８７ｇ／ｃｍ^３、
−２０重量％のメタロセン系ポリプロピレンワックス（例えば、Ｌｉｃｏｃｅｎｅ ＰＰ−１３０２／Ｃｌａｒｉａｎｔ社）、密度（２３℃；ＩＳＯ １１８３））は０．８７ｇ／ｃｍ^３、
のブレンドから成る。
混合
表面処理および圧縮成形は、１８０℃、回転速度８００ｒｐｍにおいて、「Ｒｉｎｇ−Ｌａｙｅｒ−Ｍｉｘｅｒ／Ｐｅｌｌｅｔｉｚｅｒ」中で実施する。

【0062】

表面処理した製品は、取出口を通してＭｉｘｅｒ／Ｐｅｌｌｅｔｉｚｅｒから出し、圧縮成形および冷却用の第２のＲｉｎｇ−Ｌａｙｅｒ−Ｍｉｘｅｒ／Ｐｅｌｌｅｔｉｚｅｒ内に重力移送し、温度１４０℃および４００ｒｐｍの回転速度で操作する。本実施例において、両ユニットは同一のサイズおよび寸法である。得られた表面処理した圧縮成形材料は、取出口を通してユニットから出されるが、ダストフリーで易流動性である。
応用：
表面処理済み／圧縮成形材料は、９０．５重量％濃度の炭酸カルシウム（ＧＣＣ）を有する。表面処理の品質は、圧縮成形材料およびバージンポリマーのブレンドを押出成形する際の再分散の程度によって評価する。

【0063】

正確には、本実施例におけるインフレーションフィルム製造の場合、ＬＬＤＰＥ（Ｄｏｗｌｅｘ ＮＧ ５０５６Ｇ／Ｄｏｗ社）を使用して、１７重量％の圧縮成形材料および８３重量％の前記ＬＬＤＰＥを添加した。

【0064】

したがって、使用された装置は従来のＤｒ．Ｃｏｌｌｉｎ社の、直径６０ｍｍおよび厚み１．２ｍｍのインフレーションフィルム用ダイを備えた単軸スクリュー押出成形機Ｅ−２５Ｐ型であった。押出成形機の温度プロファイルは２２０℃、回転速度は７０ｒｐｍであった。

【0065】

ＬＬＤＰＥ樹脂および圧縮成形材料の両製品ともに、重量式計量によって供給した。得られたフィルムは４０μｍの厚みを有した。

【0066】

比較のために、７０重量％の炭酸カルシウムを含有する標準型のＬＬＤＰＥ系炭酸カルシウムのマスターバッチ（Ｏｍｙａｌｅｎｅ ２０１１Ａ／Ｏｍｙａ社）を、同一の条件下で、該フィルム中の炭酸カルシウムの最終濃度を同一にして加工する。

【0067】

圧縮成形材料およびＯｍｙａｌｅｎｅ ２０１１Ａの両製品について得られたフィルムを、５０倍率の双眼拡大鏡を通して目視で管理し、いかなる非分散凝集物も無いことが認められる。さらなる評価のために、１７重量％の圧縮成形材料および２２重量％のマスターバッチ（Ｏｍｙａｌｅｎｅ ２０１１Ａ）をそれぞれ含有するインフレーションフィルムの両サンプルを、落槍試験（ＡＳＴＭ Ｄ １７０９）およびエルメンドルフ引裂抵抗試験（ＩＳＯ ６３８３−２）について試験した。

【0068】

圧縮成形材料によって作製したフィルムは、６２０ｇの落槍、ならびに縦方向および横方向において７１０ｃＮおよび８１０ｃＮの引裂抵抗を有していた。

【0069】

マスターバッチを含有するフィルムは、６３０ｇの落槍値、ならびに縦方向および横方向において６７０ｃＮおよび８８０ｃＮの引裂抵抗を有していた。

【0070】

これらの結果は、標準的な単軸スクリュー押出成形機において加工する際に、圧縮成形材料の炭酸カルシウム（ＧＣＣ）が完全に均一分散したことを裏付ける。

【0071】

圧縮成形材料の易流動特性をＤＩＮ−５３４９２規格によって評価する。
結果は、
−未処理の天然の炭酸カルシウム粉末：１０ｍｍの開口部：流動なし
−実施例１通りの圧縮成形材料：１０ｍｍの開口部：７秒／１５０ｇ
粒子サイズ
ＩＳＯ ３３１０に準拠した評価
結果：９２重量％＜５００ミクロン
５６重量％＜２５０ミクロン
３５重量％＜１６０ミクロン
４重量％＜４５ミクロン
これらの結果は、実施例１の圧縮成形材料がダストフリーおよび易流動性であることを裏付ける。

【0072】

最初の粉末の顕微鏡写真である図１および実施例１の圧縮成形材料の顕微鏡写真である図２を見ても、本方法の効果が明確に示されている。

【実施例2】

【0073】

表面処理および冷却のために、実施例１のように同一の装置および加工パラメータを使用した。
成分Ａ（一次粉末材料）：
平均粒子サイズ１０μｍを有する天然のタルク粉末（Ｆｉｎｎｔａｌｃ Ｍ３０ＳＬ／Ｍｏｎｄｏ Ｍｉｎｅｒａｌｓ社）を、２０ｋｇ／ｈｒ．の速度で供給口１に重量測定して供給する。
成分Ｂ（表面処理用ポリマー）：
成分Ｂを、５ｋｇ／ｈｒ．の速度、２３０℃の温度において、液体状態で供給口２に供給する。

【0074】

成分Ｂは、
−９０重量％のメタロセン系ＰＰ（例えば、Ｍｅｔｏｃｅｎｅ ＨＭ １４２５／Ｌｙｏｎｄｅｌ−Ｂａｓｅｌｌ社）、
−１０重量％のステアリン酸Ｚｎ（例えば、Ｚｉｎｃｕｍ ５ ／Ｂａｅｒｌｏｃｈｅｒ社）
のブレンドから成る。

【0075】

得られた、表面処理した圧縮成形材料は８０重量％のタルクを含有しており、ダストフリーおよび易流動性である。
応用：
分散性の程度は、２０重量％の圧縮成形材料および８０重量％のバージンポリマーのブレンドを押出成形することによって評価する。フラットダイ（２×２０ｍｍの開口部）を備えた、Ｄｒ．Ｃｏｌｌｉｎ社の従来の単軸スクリュー押出成形機Ｅ−２５Ｐ型において、１９０℃の温度プロファイルおよび８０ｒｐｍの回転速度において押出成形を実施する。次に、得られたストライプを、ホットプレス上において厚み０．２ｍｍのシートに圧縮する。

【0076】

本実施例に関して、ポリプロピレンホモポリマー型のＴＭ−６１００Ｋ／Ｍｏｎｔｅｌｌ社およびＨＤＰＥ型のＨｏｓｔａｌｅｎｅ ＧＣ−７２００／Ｃｌａｒｉａｎｔ社をバージンポリマーとして使用した。

【0077】

５０倍率の双眼拡大鏡を通して圧縮シートを目視試験することによって、凝集物または非分散性粒子を検出できず、両方のポリマーにおいて分散が優れていると判断される。

【0078】

圧縮成形材料の易流動特性をＤＩＮ−５３４９２規格によって評価する。
結果は、
−未処理の天然のタルク粉末：１０ｍｍの開口部：流動なし
−実施例２通りの圧縮成形材料：１０ｍｍの開口部：１８秒／１５０ｇ

【実施例3】

【0079】

２．５ｌの容器および３部構成の標準混合用手段を備えた、ＭＴＩ−Ｍｉｓｃｈｔｅｃｈｎｉｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅａｎｌａｇｅｎ ＧｍｂＨ社製の高速回分ミキサーＬＭ １．５／２．５／５型を、粉末処理に使用した。ミキサーを１７５℃に加熱した。実施例１のように、３６４ｇの炭酸カルシウムを容器内に充填した。容器を密閉して、ミキサーを７００ｒｐｍにおいて２分間運転した。次にミキサーを開放して、０．８６ｇ／ｍｌの固相密度および１５２℃の融点（ＤＳＣ）を有するポリプロピレンホモポリマー３２ｇおよび４ｇの酸化亜鉛型のＢａｒｌｏｃｈｅｒ Ｚｉｎｃｕｍ ５を、予備加熱した粉末に加えた。再度、ミキサーを密閉して、７００ｒｐｍにおいて１２分間運転した。

【0080】

得られた処理粉末の分散を試験するために、Ｄｒ．Ｃｏｌｌｉｎ社の標準スクリューおよび標準テープダイを有する実験室用押出成形機ＦＴ−Ｅ２０Ｔ−ＩＳを使用した。加熱ゾーン全体を１７５℃に加熱して、押出成形機を１００ｒｐｍにおいて運転した。ＬｙｏｎｄｅｌｌＢａｓｅｌｌ社の８０重量％のＨＤＰＥ型Ｈｏｓｔａｌｅｎ ＧＣ ７２６０および２０重量％の得られた粉末を、重量式計量システムによって押出成形機内に連続供給した。次に、押出成形したテープ１０ｇを１９０℃の２枚のクロム鋼板間に圧縮成形した。得られたフィルムを５０倍率の双眼拡大鏡を通して光学的に検査しても、目視可能な凝集物を示さなかった。

【実施例4】

【0081】

９０．５重量％の天然の炭酸カルシウムおよび９．５重量％の表面処理用ポリマーを含有する実施例１の圧縮成形材料を、ポリスチレンのシート押出成形への応用について評価した。

【0082】

ＢＡＳＦ社製の汎用ポリスチレン１５８Ｋ（ＧＰＰＳ）型およびＢＡＳＦ社製の耐衝撃性ポリスチレン４８６Ｍ（ＨＩＰＳ）型を使用した。５６重量％のポリスチレンを各々、４４重量％の前記圧縮成形材料に加えた。

【0083】

加工用押出成形機の供給用ホッパーに、両成分を連続的重量計量によって供給した。ＧＰＰＳの場合、総供給速度は１５．６ｋｇ／ｈとし、またＨＩＰＳの場合、１４．７ｋｇ／ｈとした。Ｃｏｌｌｉｎ社のフラットフィルム押出成形用ダイおよびＣｏｌｌｉｎ社のつや出しスタックを有する、従来のＣｏｌｌｉｎ社の単軸スクリュー押出成形機Ｅ２５Ｐ型を使用して、２５０ｍｍ幅および１ｍｍ厚のシートを製造した。押出成形機の温度プロファイルは１８０℃、１９５℃、２３０℃、２３０℃および２３０℃とした。押出成形用ダイを２３０℃に維持し、またカレンダリングロールを１００℃に維持した。ダイギャップを１．２ｍｍとし、またカレンダリングロールのニップ幅を１．０ｍｍとした。ライン速度を０．８ｍ／分に設定した。スクリューには１６０ｒｐｍの速度で供給量を減らした。このような設定によって、５０倍率の双眼拡大鏡を通しても、目視可能な凝集体が無いシートを製造することができた。

【0084】

次に、押出成形した各シート１０ｇを、１９０℃において２枚のクロム鋼板間に圧縮成形した。得られたフィルムを５０倍率の双眼拡大鏡を通して光学的に検査しても、目視可能な凝集物を示さなかった。

【図1】

【図2】