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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-05-10
(45)【発行日】2022-05-19
(54)【発明の名称】マスターバッチの製造方法
(51)【国際特許分類】
   C08J 3/22 20060101AFI20220511BHJP
【FI】
C08J3/22 CER
C08J3/22 CEZ
【請求項の数】 5
(21)【出願番号】P 2022018262
(22)【出願日】2022-02-08
【審査請求日】2022-02-22
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000002820
【氏名又は名称】大日精化工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098707
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 利英子
(74)【代理人】
【識別番号】100135987
【弁理士】
【氏名又は名称】菅野 重慶
(74)【代理人】
【識別番号】100168033
【弁理士】
【氏名又は名称】竹山 圭太
(74)【代理人】
【識別番号】100161377
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 薫
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼田 恭佑
(72)【発明者】
【氏名】樋口 正広
(72)【発明者】
【氏名】小川 伸一
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 裕之
【審査官】赤澤 高之
(56)【参考文献】
【文献】特開2005-141081(JP,A)
【文献】特開2020-111671(JP,A)
【文献】特開2003-98747(JP,A)
【文献】特開2008-70466(JP,A)
【文献】特開昭51-50952(JP,A)
【文献】特開2002-287421(JP,A)
【文献】特開2014-98164(JP,A)
【文献】特開2004-131661(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08J 3/00- 3/28
C08L 1/00-101/14
C08K 3/00- 13/08
G03G 9/00- 9/18
G03G 15/00- 15/36
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱可塑性樹脂及び顔料を含有する水分含有量3~50質量%の原料混合物を、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃以上の温度に加熱して混練し、一次混練物を得る一次混練工程と、
前記一次混練物を、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃未満の温度にまで冷却する冷却工程と、
冷却した前記一次混練物を、水分含有量3~50質量%の状態で、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃以上の温度に加熱して混練し、二次混練物を得る二次混練工程と、
前記二次混練物を加熱混練して水分を蒸発させて、水分含有量2質量%以下のマスターバッチを得る加熱混練工程と、
を有するマスターバッチの製造方法。
【請求項2】
前記冷却工程において、水分含有量1~35質量%の前記一次混練物を冷却する請求項1に記載のマスターバッチの製造方法。
【請求項3】
前記二次混練物を、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃未満の温度にまで冷却した後、水分含有量3~50質量%の状態で、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃以上の温度に加熱して混練する工程をさらに有する請求項1又は2に記載のマスターバッチの製造方法。
【請求項4】
前記原料混合物が、フィラー、界面活性剤、pH調整剤、水溶性高分子、及び可塑剤からなる群より選択される少なくとも一種をさらに含有する請求項1~3のいずれか一項に記載のマスターバッチの製造方法。
【請求項5】
前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、及びポリオレフィン系樹脂からなる群より選択される少なくとも一種である請求項1~4のいずれか一項に記載のマスターバッチの製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マスターバッチの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、プラスチック用の着色剤としては、例えば、顔料と分散剤の混合物であるドライカラーや、担体となる樹脂中に顔料を高濃度に混練させたマスターバッチ等が広く使用されている。マスターバッチは、通常、粉末状の顔料と、分散剤又は担体樹脂とを、ロール、ニーダー、押出機、バンバリーミキサー等の高剪断力を持つ混練機を使用して溶融混練し、顔料を分散させることによって製造される。
【0003】
マスターバッチについては担体樹脂中に顔料を高濃度に分散させる必要があるが、公知の手法で溶融混練したとしても、得られるマスターバッチ中に顔料の粗大粒子が残存する場合がある。顔料の粗大粒子を含有するマスターバッチを着色剤として用いると、得られる製品に色ムラ等の不具合が生じやすくなる。また、顔料の粗大粒子を含有するマスターバッチを用いてフィルムや繊維等の成形品を得るための樹脂を着色した場合、表面等におけるブツの形成、透明性の低下、繊維紡糸時や加工時の糸切れ等の不具合が生じやすくなる。
【0004】
担体となる熱可塑性樹脂中に顔料を微分散させる方法として、例えば、乾燥状態ではなく、ウェットケーキ状態の顔料を用いる方法が知られている(特許文献1)。また、乾燥した粉末状態の顔料を使用し、熱可塑性樹脂との混練時に水を添加する方法が提案されている(特許文献2及び3)。さらに、顔料と樹脂の混練を複数回実施する方法が提案されている(特許文献4及び5)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開平2-175770号公報
【文献】特開平5-34978号公報
【文献】特開平6-143253号公報
【文献】特開2008-73951号公報
【文献】特開2014-233865号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1~5で提案された方法によれば、担体樹脂中に顔料がある程度良好な状態に分散された顔料樹脂組成物を製造することができる。しかしながら、これらの方法であっても、得られる顔料樹脂組成物中に顔料の粗大粒子が多く残存することがあり、顔料がより高度に微分散されたマスターバッチ等の顔料樹脂組成物を製造することは困難であった。
【0007】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、顔料の粗大粒子が低減されている等、顔料がより高度に微分散されたマスターバッチを簡便に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
すなわち、本発明によれば、以下に示すマスターバッチの製造方法が提供される。
[1]熱可塑性樹脂及び顔料を含有する水分含有量3~50質量%の原料混合物を、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃以上の温度に加熱して混練し、一次混練物を得る一次混練工程と、前記一次混練物を、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃未満の温度にまで冷却する冷却工程と、冷却した前記一次混練物を、水分含有量3~50質量%の状態で、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃以上の温度に加熱して混練し、二次混練物を得る二次混練工程と、前記二次混練物を加熱混練して水分を蒸発させて、水分含有量2質量%以下のマスターバッチを得る加熱混練工程と、を有するマスターバッチの製造方法。
[2]前記冷却工程において、水分含有量1~35質量%の前記一次混練物を冷却する前記[1]に記載のマスターバッチの製造方法。
[3]前記二次混練物を、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃未満の温度にまで冷却した後、水分含有量3~50質量%の状態で、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は前記熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃以上の温度に加熱して混練する工程をさらに有する前記[1]又は[2]に記載のマスターバッチの製造方法。
[4]前記原料混合物が、フィラー、界面活性剤、pH調整剤、水溶性高分子、及び可塑剤からなる群より選択される少なくとも一種をさらに含有する前記[1]~[3]のいずれかに記載のマスターバッチの製造方法。
[5]前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、及びポリオレフィン系樹脂からなる群より選択される少なくとも一種である前記[1]~[4]のいずれかに記載のマスターバッチの製造方法。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、顔料の粗大粒子が低減されている等、顔料がより高度に微分散されたマスターバッチを簡便に製造する方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
<マスターバッチの製造方法>
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明者らは、担体として用いる熱可塑性樹脂中に顔料がより高度に微分散されたマスターバッチを簡便に製造する方法について検討した。その結果、一定量の水分を含有する原料混合物を所定の温度以上に加熱及び混練して得た混練物を一旦冷却するとともに、混練物中に一定量の水分を含有させた状態で、所定の温度以上に再度加熱及び混練することによって、顔料の粗大粒子の量が顕著に減少するとともに、熱可塑性樹脂中に顔料が均一に微分散されたマスターバッチが得られることを見出し、本発明に至った。
【0011】
すなわち、本発明のマスターバッチの製造方法(以下、単に「(本発明の)製造方法」とも記す)は、一次混練工程、冷却工程、二次混練工程、及び加熱混練工程を有する。一次混練工程は、熱可塑性樹脂及び顔料を含有する水分含有量3~50質量%の原料混合物を、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃以上の温度に加熱して混練し、一次混練物を得る工程である。冷却工程は、一次混練物を、熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度、又は熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃未満の温度にまで冷却する工程である。二次混練工程は、冷却した一次混練物を、水分含有量3~50質量%の状態で、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度、又は熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃以上の温度に加熱して混練し、二次混練物を得る工程である。そして、加熱混練工程は、二次混練物を加熱混練して水分を蒸発させて、水分含有量2質量%以下のマスターバッチを得る工程である。以下、本発明の製造方法の詳細について説明する。
【0012】
(一次混練工程)
一次混練工程では、原料混合物を所定の温度に加熱して混練する。原料混合物は、熱可塑性樹脂及び顔料を含有する、水分含有量3~50質量%、好ましくは5~40質量%、さらに好ましくは10~30質量%の含水混合物である。原料混合物の水分含有量が少なすぎると、顔料の分散性を向上させることが困難になる。一方、原料混合物中の水分含有量が多すぎると、作業性が低下する。
【0013】
熱可塑性樹脂は、製造しようとするマスターバッチの担体となる成分である。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、及びポリオレフィン系樹脂からなる群より選択される少なくとも一種を用いることが好ましい。また、各種のワックス類を熱可塑性樹脂として用いることもできる。
【0014】
顔料としては、従来公知の顔料を用いることができる。顔料としては、例えば、アゾ系、アゾメチン系、フタロシアニン系、ペリノン系、ペリレン系、インジゴ系、ジオキサジン系、キナクリドン系、イソインドリノン系、及びアニリンブラック系等の有機顔料;カーボンブラック系、酸化鉄系、複合金属酸化物系、酸化チタン系等の無機顔料;等を挙げることができる。顔料は、いわゆるウェットケーキ状態のもの(含水顔料)を用いることが好ましい。また、乾燥した粉末状態の顔料を用いることもできる。
【0015】
原料混合物中の顔料の含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、1~500質量部とすることが好ましく、10~300質量部とすることがさらに好ましく、20~200質量部とすることが特に好ましい。熱可塑性樹脂100質量部に対する顔料の含有量が1質量部未満であると、マスターバッチの粉砕時に融着等して作業性が低下することがあるとともに、マスターバッチを樹脂着色剤として用いる経済的なメリットが低下する場合がある。一方、熱可塑性樹脂100質量部に対する顔料の含有量が500質量部超であると、顔料と熱可塑性樹脂が一体化しにくくなり、マスターバッチを得ることが困難になる場合がある。
【0016】
水としては、蒸留水、イオン交換水、飲料水、及び工業用水等を用いることができる。原料混合物中の水分には、ウェットケーキ状態の顔料中の水分も含まれる。水への添加剤として、界面活性剤;酸、アルカリ、有機塩、及び無機塩等のpH調整剤;水溶性高分子;等を用いてもよい。
【0017】
原料混合物は、必要に応じて、フィラー、界面活性剤、pH調整剤、水溶性高分子、及び可塑剤からなる群より選択される少なくとも一種の添加剤をさらに含有することが好ましい。フィラーとしては、炭酸カルシウム、シリカ、導電材等の各種の機能性フィラーを用いることができる。これらの添加剤は、原料混合物に予め添加してもよく、その後の工程で適宜添加してもよい。
【0018】
一次混練工程では、原料混合物を、(i)熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度;又は(ii)熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃以上の温度;に加熱して混練する。すなわち、(i)熱可塑性樹脂がガラス転移温度を有する場合には、ガラス転移温度以上の温度、好ましくはガラス転移温度+10℃以上の温度に加熱して混練する。また、(ii)熱可塑性樹脂がガラス転移温度を有さず、軟化点又は滴点を有する場合には、軟化点又は滴点-15℃以上の温度、好ましくは軟化点又は滴点-13℃以上の温度に加熱して混練する。このような温度条件下で加熱混練することで、顔料がより高度に微分散されたマスターバッチを得ることができる。
【0019】
混練時の温度が低すぎると、混練機に負荷がかかりやすく、場合によっては故障の原因となることがある。なお、一次混練工程における加熱温度の上限は特に限定されないが、実質的な作業性等を考慮すると、原料混合物中の揮発成分(主として水分)の沸点-20℃~沸点+20℃の温度とすることが好ましい。また、混練時間は5分~1時間とすることが好ましい。混練時間が5分未満であると、粗大粒子が残りやすくなることがある。一方、混練時間を1時間超にすると、顔料の分散進行がやや鈍化する傾向にある。
【0020】
混練には、従来公知の混練機を使用することができる。そのような混練機としては、ニーダー、フラッシャー、バンバリーミキサー、押出機、及びロールミル等の加熱混練機を挙げることができる。なかでも、ニーダー、押出機、フラッシャーを用いることが好ましい。
【0021】
(冷却工程)
冷却工程では、一次混練工程で得た一次混練物を、(i)熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度;又は(ii)熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃未満の温度;にまで冷却する。すなわち、(i)熱可塑性樹脂がガラス転移温度を有する場合には、ガラス転移温度未満の温度、好ましくはガラス転移温度-30℃以下の温度、さらに好ましくは室温付近の温度(20~25℃)にまで冷却する。また、(ii)熱可塑性樹脂がガラス転移温度を有さず、軟化点又は滴点を有する場合には、軟化点又は滴点-15℃未満の温度、好ましくは軟化点又は滴点-40℃以下の温度、さらに好ましくは室温付近の温度(20~25℃)にまで冷却する。このような温度にまで一次混練物を一旦冷却することにより、次工程で顔料をより高度に微分散させることができる。
【0022】
冷却する際の一次混練物の水分含有量は、1~35質量%であることが好ましく、5~25質量%であることがさらに好ましい。
一次混練物の水分含有量が1質量%未満であると、顔料が乾燥しやすくなることがある。このため、次工程で水を添加する必要性が生ずる場合があり、添加した水と顔料がなじむのにやや時間がかかることがある。一方、一次混練物の水分含有量が35質量%超であると、過剰な水により一次混練物が塊を維持しにくくなることがある。このため、一次混練物を混練装置から取り出す際の作業効率がやや低下する場合がある。
【0023】
一次混練物は、水冷、空冷、及び放冷(放置冷却)のいずれの方法によって冷却してもよい。なかでも、作業効率の観点から放置冷却が好ましい。
【0024】
(二次混練工程)
二次混練工程では、冷却工程で得た一次混練物(冷却した一次混練物)を、水分含有量3~50質量%、好ましくは5~40質量%、さらに好ましくは10~30質量%の状態で所定の温度に加熱して混練し、二次混練物を得る。なお、一次混練物の水分含有量が少ない場合は、一次混練物に水を添加したものを混練してもよい。一次混練物の水分含有量が少なすぎると、顔料の分散性を向上させることが困難になる。一方、原料混合物中の水分含有量が多すぎると、作業性が低下する。
【0025】
また、二次混練工程では、冷却した一次混練物を、(i)熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度;又は(ii)熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃以上の温度;に加熱して混練し、二次混練物を得る。すなわち、(i)熱可塑性樹脂がガラス転移温度を有する場合には、ガラス転移温度以上の温度、好ましくはガラス転移温度+10℃以上の温度に加熱して混練する。また、(ii)熱可塑性樹脂がガラス転移温度を有さず、軟化点又は滴点を有する場合には、軟化点又は滴点-15℃以上の温度、好ましくは軟化点又は滴点-13℃以上の温度に加熱して混練する。このような温度条件下で再度加熱混練することで、顔料がより高度に微分散されたマスターバッチを得ることができる。
【0026】
混練時の温度が低すぎると、混練機に負荷がかかりやすく、場合によっては故障の原因となることがある。なお、二次混練工程における加熱温度の上限は特に限定されないが、実質的な作業性等を考慮すると、一次混合物中の揮発成分(主として水分)の沸点-20℃~沸点+20℃の温度とすることが好ましい。また、混練時間は5分~1時間とすることが好ましい。混練時間が5分未満であると、粗大粒子が残りやすくなることがある。一方、混練時間を1時間超にすると、顔料の分散進行がやや鈍化する傾向にある。混練には、前述の一次混練工程で用いる混練機と同様の混練機を用いることができる。また、一次混練工程で用いた混練機と異なる混練機を用いてもよい。
【0027】
(加熱混練工程)
加熱混練工程では、二次混練工程で得た二次混練物を加熱混練して水分を蒸発させて、水分含有量を2質量%以下、好ましくは1質量%以下とする。これにより、目的とするマスターバッチを得ることができる。加熱混練時の温度は、100℃以上とすることが好ましく、110℃以上とすることがさらに好ましい。また、押出機の場合はベントを開放した状態、バッチ式混練機の場合はオープンにした状態、又は真空吸引し減圧した状態として、上記の温度条件で加熱混練することで、水分を蒸発させて、得られるマスターバッチの水分含有量を調整することができる。
【0028】
(その他の工程)
本発明の製造方法は、二次混練工程で得た二次混練物を、(i)熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度;又は(ii)熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃未満の温度にまで冷却した後、水分含有量3~50質量%の状態で、(iii)熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度;又は(iv)熱可塑性樹脂の軟化点若しくは滴点-15℃以上の温度に加熱して混練する工程をさらに有することが好ましい。すなわち、二次混練工程の後、前述の冷却工程及び二次混練工程をそれぞれ1回以上繰り返し実施することで、顔料の粗大粒子の量がより顕著に減少するとともに、熱可塑性樹脂中に顔料がさらに均一に微分散されたマスターバッチを得ることができる。
【0029】
(マスターバッチ)
本発明の製造方法によれば、顔料の粗大粒子の量が顕著に減少するとともに、熱可塑性樹脂中に顔料が均一に微分散されたマスターバッチを得ることができる。このようにして得られたマスターバッチは、例えば、合成繊維、樹脂フィルム、粉体塗料、電子写真用現像剤、及び各種樹脂成形物等を着色するための着色用組成物(着色剤)として有用である。また、このマスターバッチを水や溶剤に溶解又は懸濁させることで、塗料、インキ、及び液晶用カラーフィルター等の着色剤として用いることができる。
【実施例
【0030】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。
【0031】
<マスターバッチの製造(1)>
(実施例1)
シアニンブルー顔料(商品名「シアニンブルー4920」、大日精化工業社製)40部、ポリエステル樹脂(商品名「バイロン200」、TOYOBO社製、ガラス転移温度67℃)60部、及びイオン交換水16部を、加圧式のニーダー(モリヤマ社製)の混練槽(7.5L)に投入した。混練槽内の温度が90℃になるまで加熱しながら、ブレード回転数を20rpm及び30rpmとして混練した。約10分間混練し、シアニンブルー顔料が混練物へ移行して樹脂と顔料の一体化が完了したことを確認した後、ブレードの回転を停止し、混練物を取り出した。取り出した混練物を、その表面温度及び内部温度のいずれもが約20℃になるまで約12時間放置して冷却した。赤外線水分計(商品名「FD-720」、KETT社製)を使用して測定した、冷却した混練物の水分含有量は7.4%であった。冷却した混練物をニーダーの混練槽に投入するとともに、イオン交換水8部を添加した。混練槽内の温度が90℃になるまで加熱しながら、ブレード回転数を20rpm及び30rpmとして混練した。約10分間混練し、全体が一塊の混練物となったことを確認した後、ブレードを回転させながら混練槽内の温度が130℃になるまで加熱してさらに混練し、水分を蒸発させて除去した。ブレードの回転を停止した後、混練物の温度が70℃になるまで冷却してから、さらに10分間混練してマスターバッチを得た。得られたマスターバッチの水分含有量は0.79%であった。
【0032】
(比較例1)
シアニンブルー顔料(商品名「シアニンブルー4920」、大日精化工業社製)40部、ポリエステル樹脂(商品名「バイロン200」、TOYOBO社製、ガラス転移温度67℃)60部、及びイオン交換水16部を、加圧式のニーダーの混練槽(7.5L)に投入した。混練槽内の温度が90℃になるまで加熱しながら、ブレード回転数を20rpm及び30rpmとして混練した。約10分間混練し、シアニンブルー顔料が混練物へ移行して樹脂と顔料の一体化が完了したことを確認した後、ブレードを回転させながら混練槽内の温度が130℃になるまで加熱してさらに混練し、水分を蒸発させて除去した。ブレードの回転を停止した後、混練物の温度が70℃になるまで冷却してから、さらに10分間混練してマスターバッチを得た。得られたマスターバッチの水分含有量は0.79%であった。
【0033】
(比較例2)
シアニンブルー顔料(商品名「シアニンブルー4920」、大日精化工業社製)40部、ポリエステル樹脂(商品名「バイロン200」、TOYOBO社製、ガラス転移温度67℃)60部、及びイオン交換水16部を、加圧式のニーダーの混練槽(7.5L)に投入した。混練槽内の温度が90℃になるまで加熱しながら、ブレード回転数を20rpm及び30rpmとして混練した。約10分間混練し、シアニンブルー顔料が混練物へ移行して樹脂と顔料の一体化が完了したことを確認した。次いで、ブレードを回転させながら混練槽内の温度が130℃になるまで加熱してさらに混練し、水分を蒸発させて除去した。ブレードの回転を停止した後、混練物の温度が70℃になるまで冷却してから、さらに10分間混練して混練物を取り出した。取り出した混練物を、その表面温度及び内部温度のいずれもが約20℃になるまで約12時間放置して冷却した。冷却した混練物の水分含有量は0.79%であった。冷却した混練物をニーダーの混練槽に投入し、混練槽内の温度が90℃になるまで加熱しながら、ブレード回転数を20rpm及び30rpmとして混練した。約10分間混練し、全体が一塊の混練物となったことを確認した後、ブレードの回転を停止し、混練物の温度が70℃になるまで冷却してから、さらに10分間混練してマスターバッチを得た。得られたマスターバッチの水分含有量は0.79%であった。
【0034】
<評価(1)>
(顔料分散性(1))
スライドガラス(商品名「水切放S1225」松浪硝子工業社製、76mm×26mm×1.2~1.5mm)の上に製造したマスターバッチ10mgを載置した。載置したマスターバッチ上にもう一枚のスライドガラスを載置し、2枚のスライドガラスでマスターバッチを挟持して積層体を得た。得られた積層体を温度調節可能なホットプレートに載せ、約120℃に加熱してマスターバッチを溶融させた。マスターバッチが固化しない温度に保持しながらスライドガラスに荷重を付与してマスターバッチを薄く圧延した後、室温になるまで放置して徐冷して観察検体を得た。レーザー顕微鏡(型番「VK-X100」、キーエンス社製)で圧延したマスターバッチの厚さを測定したところ、20μmであった。マイクロスコープ(型番「VHX-6000」、キーエンス社製)を使用し、倍率300倍で観察検体を観察した。そして、1視野(縦720μm×横104μm)に存在する直径10μm以上20μm未満の粗大粒子の数、及び直径20μm以上の粗大粒子の数をそれぞれ計測した。視野を変えて粗大粒子の数を合計3回計測し、平均値を算出した。結果を表1に示す。
【0035】
【0036】
<マスターバッチの製造(2)>
(実施例2)
カーボンブラック(商品名「BLACK PEARLS 880」、CABOT社製)10部、及びポリエチレンワックス(商品名「A-C 6A」、Honeywell社製、滴点106℃)90部を二軸押出機(商品名「TEM-18SS」、東芝機械製)内にホッパー側から投入した。加工温度95℃、スクリュー回転数200rpm、及びオープンベントの条件で、混練中の原料混合物の水分含有量が10.0%となるように、定量ポンプを用いてベント口からイオン交換水を添加しながら混練して混練物を得た。二軸押出機から取り出した混練物を、その表面温度及び内部温度のいずれもが約20℃になるまで約12時間放置して冷却した。冷却した混練物の水分含有量は6.5%であった。冷却した混練物を粗砕し、含水状態のまま二軸押出機に投入した。加工温度95℃、スクリュー回転数200rpm、及びオープンベントの条件で混練して混練物を得た。二軸押出機から取り出した混練物を、その表面温度及び内部温度のいずれもが約20℃になるまで約12時間放置して冷却した。冷却した混練物の水分含有量は5.7%であった。冷却した混練物を粗砕し、含水状態のまま二軸押出機に投入した。加工温度130℃、スクリュー回転数200rpm、及び2ベント真空引きの条件で混練して水分を除去し、マスターバッチを得た。得られたマスターバッチの水分含有量は0.1%であった。
【0037】
(比較例3)
カーボンブラック(商品名「BLACK PEARLS 880」、CABOT社製)10部、及びポリエチレンワックス(商品名「A-C 6A」、Honeywell社製、滴点106℃)90部を二軸押出機内にホッパー側から投入した。加工温度95℃、スクリュー回転数200rpm、及びオープンベントの条件で、混練中の原料混合物の水分含有量が10.0%となるように定量ポンプを用いてベント口からイオン交換水を添加しながら混練して混練物を得た。二軸押出機から取り出した混練物を、その表面温度及び内部温度のいずれもが約20℃になるまで約12時間放置して冷却した。冷却した混練物の水分含有量は6.5%であった。冷却した混練物を粗砕した後、水分含有量が0.1%となるまで乾燥させた。冷却及び乾燥した混練物を二軸押出機に投入し、加工温度95℃、スクリュー回転数200rpm、及びオープンベントの条件で混練して混練物を得た。二軸押出機から取り出した混練物を、その表面温度及び内部温度のいずれもが約20℃になるまで約12時間放置して冷却した。冷却した混練物を粗砕して二軸押出機に投入し、加工温度130℃、スクリュー回転数200rpm、及び2ベント真空引きの条件で混練してマスターバッチを得た。得られたマスターバッチの水分含有量は0.1%であった。
【0038】
(評価(2))
(顔料分散性(2))
製造したマスターバッチの粗砕品1,750g、及びポリエチレン樹脂(商品名「サンテックTM-LD F2270」、旭化成社製)1,750gをタンブルミキサーで混合して測定用試料を調製した。また、φ30mm溶融紡糸機を改造して昇圧測定機とした。具体的には、先端部分の紡糸パックを外し、400meshスクリーン及びブレーカープレートを装着して、スクリーンとギアポンプの間に樹脂圧計を取り付けたヘッドに替えたものを昇圧測定機とした。この昇圧測定機のホッパーから調製した測定用試料3,500gを投入し、吐出開始時の樹脂圧力と、ホッパーから測定用試料が見えなくなった際の樹脂圧力を測定した。そして、測定したこれらの樹脂圧力の差(上昇圧力(kgf/cm))を算出した。結果を表2に示す。上昇圧力の値が小さいほど、顔料の分散性が良好であると評価することができる。なお、昇圧試験機は、ブレーカープレート60穴、合計ろ過面積48mm、吐出量55g/min、シリンダ温度130℃、及びスクリュー回転数40rpmであった。
【0039】
【産業上の利用可能性】
【0040】
本発明の製造方法によって製造されたマスターバッチは、顔料の粗大粒子の量が極めて少なく、顔料がより均一に微分散されていることから、例えば、繊維、フィルム、及びシート等の優れた顔料分散性が要求される、着色された各種樹脂加工物を製造するための材料として有用である。
【要約】
【課題】顔料の粗大粒子が低減されている等、顔料がより高度に微分散されたマスターバッチを簡便に製造する方法を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂及び顔料を含有する水分含有量3~50質量%の原料混合物を、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度等に加熱して混練し、一次混練物を得る一次混練工程と、一次混練物を、熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度等にまで冷却する冷却工程と、冷却した一次混練物を、水分含有量3~50質量%の状態で、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度等に加熱して混練し、二次混練物を得る二次混練工程と、二次混練物を加熱混練して水分を蒸発させて、水分含有量2質量%以下のマスターバッチを得る加熱混練工程と、を有するマスターバッチの製造方法である。
【選択図】なし