【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は熱可塑性ポリマーと着色剤とを溶融混
練して原着ポリマーを製造する方法に関するもの
である。
ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフイン等
の熱可塑性ポリマーは、繊維、フイルム、その他
の成形物として広く用いられているが、原着ポリ
マーとして用いられることも多い。
原着ポリマーの製造法は、種々提案されている
が、ポリマーと着色剤とを直接溶融混練する方法
が、簡便で、特に多種類の原着ポリマーを少量ず
つ製造する場合に適している。ポリマーと着色剤
とを直接溶融混練する場合、ニーダー、バンバリ
ーミキサー等のバツチ式混練機あるいは２軸エク
ストルーダー等の連続式混練機を用いて行うが、
一般に、着色剤の分散が悪く、十分に分散させる
には、前者では長時間混練しなければならず、ま
た後者では混練を数回繰り返さなければならない
という問題がある。
この問題を解決する方法として、ポリマーをフ
レーク状の粉末にして用いる方法が提案されてい
る（特公昭49−9616号）が工業的に実施する場
合、粉末であるため取扱いが困難であり、また、
着色剤と共に混練機に投入する際に、ポリマーと
着色剤との間にミクロな分離が生じ、ポリマー同
志が凝集するためか、着色剤の分散性はあまりよ
くならない。
本発明は着色剤をポリマー中に容易に均一に分
散させることのできる原着ポリマーの製造法を提
供するもので、その要旨は次のとおりである。
熱可塑性ポリマーに着色剤を混合して原着ポリ
マーを製造するに際し、平均長さ11〜30mmのカン
ナ屑状ポリマーを用い、ポリマーと着色剤とをポ
リマー１重量部に対して着色剤1.3重量部以下の
割合で溶融しながら混練することを特徴とする原
着ポリマーの製造法。
なお、本発明においてカンナ屑状ポリマーの平
均長さは、ランダムに20個のサンプルを採取し、
平板上で平に伸ばして長さを測定し、平均値を算
出して求める。
本発明におけるカンナ屑状ポリマーは、平均長
さ11〜30mmであることが必須であるが、個々のも
のについては、微小なものは１mm程度のものか
ら、最大のものは、50mm程度であつてもよい。ま
た、巾は、0.2〜８mm程度のものが好ましく、厚
さは、１mm以下のものが好ましい。平均長さが11
mm未満の場合、着色剤との間で分離が生じ、結果
として着色剤の分散性が悪くなる。また、30mmを
越えると、カンナ屑状ポリマー同士が、からまつ
て、融着を起こすため、これも分散性が良くなら
ない。厚さは、できるだけ薄い方が好ましく、こ
れは、着色剤との融着面積をあげ、混練及び分散
性を向上するためである。
本発明において用いられるカンナ屑状ポリマー
は、長さが11〜30mm程度のペレツトを表面から削
りとつていく様な粉砕機、例えば、特殊機化工業
社製コロイドミルを使用して処理することによつ
て得られる。また、ペレツトカツターの屑、ペレ
ツトの風送時に発生する屑等を選別して採集した
ものも使用できる。さらに、フイルムをクラツシ
ヤーで裁断したようなものも使用できる。
本発明では、ポリマー１重量部に対し、着色剤
1.3重量部以下の割合で溶融混練する必要がある。
着色剤が1.3重量部を越える場合、ポリマーが着
色剤を被覆することができなくなり、分散性が悪
くなる。
本発明で用いられる混練機としては、ニーダ
ー、バンバリーミキサー等のバツチ式混練機、２
軸エクストルダー等の連続式混練機、２本ロー
ル、３本ロール等のロール型混練機があげられ
る。
本発明の方法はポリエステル、ポリアミド、ポ
リオレフイン等の熱可塑性ポリマー一般に適用さ
れるが、特にポリエステルに適用すると効果的で
ある。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
トリメチレンテレフタレート等のポリアルキレン
テレフタレート及びこれらを主たる構成成分とす
る線状高重合度ポリエステルがあげられる。
本発明で用いられる着色剤としては、カーボン
ブラツク、二酸化チタン、酸化鉄、カドミウムイ
エロー、銅フタロシアニンブルー、銅フタロシア
ニングリーン、ポリアゾ系顔料、キナクドリン系
顔料、スレン系顔料、ベンジジン系顔料、チオイ
ンジゴ系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔
料、ジオキサジン系顔料等があげられる。
本発明の効果を損わない程度ならば、着色剤の
他に酸化防止剤、紫外線吸収剤等の各種安定剤や
界面活性剤等の各種添加剤を加えてもよい。
本発明の方法で得られた原着ポリマーはバツチ
式混練機、ロール型混練機の場合は、粉末状化し
てそのまま、次の加工工程に使用してもよいが、
取扱い性の面からスクリユー型押出機を通してペ
レツト状に成形する方が好ましい。連続式混練機
の場合は、ペレツト状に成形される。
本発明の方法で得られる原着ポリマーを使用す
れば、着色成形品中における着色剤の分散性が良
いので、色斑が起こらず、少量の着色剤の添加で
も優れた着色成形品が、簡易かつ安価に得られ、
また、原着繊維製造に用いた場合、紡糸・延伸時
の糸切れが起こらないので、その工業的価値は、
極めて高い。
以下、具体的な実施例と、比較例とにより、本
発明を更に詳細に説明する。
実施例 １
フエノールと四塩化エタンとの等重量混合溶媒
で測定した、極限粘度〔η〕＝0.65のポリエチレ
ンテレフタレート（以下PETと記す）のカンナ
屑状物と着色剤としてカーボンブラツクを用い、
加圧ニーダーで260℃、20分間の条件で混練した。
カンナ屑状PETはペレツトの風送時に削れた
もので、平均長は13mmであつた。カンナ屑状
PETとカーボンブラツクの混練比は、重量比で、
１：1.1，１：0.6及び１：0.2の５種とした。混練
後払出したものをスクリユー型１軸押出機で押出
し、ペレツト状に成形した。
原着ペレツトを着色剤濃度が１％になるように
未着色PETと混合し、常法に従い紡糸・延伸し、
紡糸・延伸調子を調べた。なお、紡糸でのパツク
のフイルターは270メツシユのものを使用した。
原着ペレツト中での着色剤の分散度は、下記の
要領で測定し評価した。すなわち、原着ペレツト
７〜10mgをスライドガラス上で溶融し、カバーガ
ラスでサンドイツチにしてから、顕微鏡で観察
し、20μ以上の着色剤粒子の個数を測定した。評
価基準は、下記に従つた。（Ａ及びＢランクが合
格）
Ａランク 20μ以上の粒子が １個／６mg以下
Ｂランク 〃 ２〜10個／６mg
Ｃランク 〃 11〜30個／６mg
Ｄランク 〃 31個／６mg以上
結果を第１表に示した。
The present invention relates to a method for producing a dyed polymer by melt-kneading a thermoplastic polymer and a colorant. Thermoplastic polymers such as polyester, polyamide, and polyolefin are widely used as fibers, films, and other molded products, but are also often used as dyed polymers. Various methods have been proposed for producing a solution-dyed polymer, but a method of directly melt-kneading a polymer and a colorant is simple and particularly suitable for producing small quantities of various kinds of solution-dyed polymers. When directly melt-kneading the polymer and colorant, it is carried out using a batch-type kneader such as a kneader or a Banbury mixer, or a continuous-type kneader such as a twin-screw extruder.
Generally, colorants are poorly dispersed, and in order to achieve sufficient dispersion, the former requires kneading for a long time, and the latter requires kneading several times. As a method to solve this problem, a method has been proposed in which the polymer is made into flake-like powder (Japanese Patent Publication No. 49-9616), but when it is implemented industrially, it is difficult to handle because it is a powder, and ,
When the polymer and the colorant are charged into a kneading machine together with the colorant, microscopic separation occurs between the polymer and the colorant, and the polymers aggregate together, so the dispersibility of the colorant is not very good. The present invention provides a method for producing a dyed polymer in which a colorant can be easily and uniformly dispersed in the polymer, and the gist thereof is as follows. When producing a dyed polymer by mixing a coloring agent with a thermoplastic polymer, a planer scrap polymer with an average length of 11 to 30 mm is used, and the polymer and coloring agent are mixed in a proportion of 1.3 parts by weight of the coloring agent per 1 part by weight of the polymer. A method for producing a solution-dyed polymer, characterized by kneading it while melting it in the following proportions. In addition, in the present invention, the average length of the canna scrap polymer is determined by randomly collecting 20 samples.
It is determined by stretching it flat on a flat plate, measuring the length, and calculating the average value. It is essential that the planer scrap polymer in the present invention has an average length of 11 to 30 mm, but for individual pieces, the smallest one is about 1 mm, and the largest one is about 50 mm. Good too. Further, the width is preferably about 0.2 to 8 mm, and the thickness is preferably 1 mm or less. average length 11
If it is less than mm, separation will occur between the colorant and the colorant, resulting in poor dispersibility of the colorant. Moreover, if it exceeds 30 mm, the planer scrap-like polymers become entangled with each other and cause fusion, which does not improve the dispersibility. The thickness is preferably as thin as possible, in order to increase the area of fusion with the colorant and improve kneading and dispersibility. The planar scrap polymer used in the present invention is processed using a pulverizer that scrapes pellets with a length of about 11 to 30 mm from the surface, such as a colloid mill manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd. You can get it by twisting it. It is also possible to use waste collected by sorting out pellet cutter waste, waste generated during air blowing of pellets, and the like. Furthermore, it is also possible to use a material cut from film using a crusher. In the present invention, colorant is added to 1 part by weight of polymer.
It is necessary to melt and knead at a ratio of 1.3 parts by weight or less.
If the amount of the colorant exceeds 1.3 parts by weight, the polymer will not be able to cover the colorant, resulting in poor dispersibility. The kneading machines used in the present invention include batch kneading machines such as kneaders and Banbury mixers;
Examples include continuous kneading machines such as a shaft extruder, and roll kneading machines such as two-roll and three-roll kneading machines. The method of the present invention is generally applicable to thermoplastic polymers such as polyester, polyamide, polyolefin, etc., but is particularly effective when applied to polyester. Examples of the polyester include polyalkylene terephthalates such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polytrimethylene terephthalate, and linear highly polymerized polyesters containing these as main constituents. Coloring agents used in the present invention include carbon black, titanium dioxide, iron oxide, cadmium yellow, copper phthalocyanine blue, copper phthalocyanine green, polyazo pigments, quinacridin pigments, thren pigments, benzidine pigments, thioindigo pigments, Examples include perylene pigments, perinone pigments, and dioxazine pigments. In addition to the colorant, various additives such as antioxidants, various stabilizers such as ultraviolet absorbers, and surfactants may be added as long as they do not impair the effects of the present invention. When using a batch-type kneader or a roll-type kneader, the doped polymer obtained by the method of the present invention may be pulverized and used as it is in the next processing step.
From the viewpoint of ease of handling, it is preferable to form pellets through a screw type extruder. In the case of a continuous kneader, it is formed into pellets. If the dyed polymer obtained by the method of the present invention is used, the dispersibility of the colorant in the colored molded product is good, so color spots will not occur, and excellent colored molded products can be easily produced even with the addition of a small amount of colorant. and can be obtained cheaply,
In addition, when used in spun-dyed fiber production, yarn breakage does not occur during spinning and drawing, so its industrial value is
Extremely high. Hereinafter, the present invention will be explained in more detail using specific examples and comparative examples. Example 1 Using planar scraps of polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) with an intrinsic viscosity [η] = 0.65 measured with a mixed solvent of equal weights of phenol and tetrachloroethane, and carbon black as a coloring agent,
The mixture was kneaded using a pressure kneader at 260°C for 20 minutes. The PET scraps were scraped off during pellet blowing, and had an average length of 13 mm. Canna scraps
The mixing ratio of PET and carbon black is by weight,
There were five types: 1:1.1, 1:0.6 and 1:0.2. After kneading, the mixture was extruded using a screw type single screw extruder and formed into pellets. The dyed pellets are mixed with uncolored PET so that the colorant concentration is 1%, and spun and stretched according to conventional methods.
The spinning and drawing conditions were investigated. In addition, a 270 mesh filter was used for the spinning. The degree of dispersion of the colorant in the dyed pellets was measured and evaluated in the following manner. That is, 7 to 10 mg of the dyed pellets were melted on a slide glass, sandwiched with a cover glass, observed under a microscope, and the number of colorant particles of 20 μm or more was determined. The evaluation criteria were as follows. (A and B ranks pass) A rank: 1 particle/6 mg or less of particles larger than 20μ B rank: 2 to 10 particles/6 mg C rank: 11 to 30 particles/6 mg D rank: 31 particles/6 mg or more Shown in the table.
【表】
第１表に示したようにいずれの場合も原着ペレ
ツト中の着色剤分散が良好であり、紡糸・延伸、
調子も良好であつた（１週間糸切れがなかつ
た。）。
比較例 １
実施例１と同様のカンナ屑状PETを用い、カ
ーボンブラツクと混練を行つた。混練比をカンナ
屑状PET1重量部に対し、カーボンブラツクを1.5
重量部とした以外は、実施例１と同様の混練・評
価を行つた。その結果、原着ペレツトの着色剤分
散度は、Ｃランクであり、紡糸時の糸切れは、10
回／４日となり、紡糸調子は、不良であつた。
比較例 ２〜３
PETペレツトの風送時に削られたものを、メ
ツシユにより、分別し、平均長６mmのフレーク状
PET（比較例２）の平均長40mmのカンナ屑状PET
（比較例３）を得た。これらを用いて実施例１と
同様に混練、評価を行つた。カーボンブラツクと
の混練比は、PET1重量部に対し、0.5重量部とし
た。その結果両者とも原着ペレツトの着色剤分散
度は、Ｃランクであり、紡糸時の糸切れはそれぞ
れ、15回／４日及び12回／４日であり、紡糸調子
は不良であつた。
実施例 ２，３
カンナ屑状PET1重量部に対し、着色剤として
二酸化チタン（実施例２）又は酸化鉄（実施例３
を0.1重量部用いた以外は実施例１と同様に実施
した。
その結果、いずれも紡糸、延伸調子は良好で、
原着ペレツト中の着色剤の分散度はＢであつた。
実施例 ４
平均長さ16mmのカンナ屑状ナイロン６とカーボ
ンブラツクとを重量比１：１で、加圧ニーダーに
供給し、240℃で20分間混練した。
混練物を払出し、スクリユウー型１軸押出機で
押し出し、ペレツト状に成形した。
得られた原着ペレツトをカーボンブラツクの濃
度が１重量％となるように未着色のナイロン６ペ
レツトと混合し、常法に従つて溶融紡糸、延伸し
た。
その結果、紡糸、延伸調子は良好で、原着ペレ
ツト中の着色剤の分散度はＢであつた。
実施例 ５
平均長さ20mmのカンナ屑状高密度ポリエチレン
とカーボンブラツクとを重量比１：１で、加圧ニ
ーダーに供給し、150℃で20分間混練した。
混練物を払出し、スクリユウー型１軸押出機で
押し出し、ペレツト状に成形した。
得られた原着ペレツトをカーボンブラツクの濃
度が１重量％となるように未着色の高密度ポリエ
チレンペレツトと混合し、常法に従つて溶融紡
糸、延伸した。
その結果、紡糸、延伸調子は良好で、原着ペレ
ツト中の着色剤の分散度はＢであつた。[Table] As shown in Table 1, the colorant dispersion in the dyed pellets was good in all cases, and the spinning, drawing, and
The condition was good (there was no thread breakage for a week). Comparative Example 1 Plane scrap PET similar to Example 1 was used and kneaded with carbon black. The mixing ratio is 1.5 parts by weight of carbon black for 1 part by weight of plane scrap PET.
Kneading and evaluation were carried out in the same manner as in Example 1, except that the parts by weight were changed. As a result, the colorant dispersion degree of the dyed pellets was C rank, and the yarn breakage during spinning was 10
The spinning condition was poor. Comparative Examples 2-3 PET pellets scraped during air blowing are separated into flakes with an average length of 6 mm.
PET (comparative example 2) in the form of plane scraps with an average length of 40 mm
(Comparative Example 3) was obtained. Using these, kneading and evaluation were performed in the same manner as in Example 1. The kneading ratio with carbon black was 0.5 parts by weight per 1 part by weight of PET. As a result, the colorant dispersion degree of the undyed pellets in both cases was rank C, and yarn breakage during spinning was 15 times/4 days and 12 times/4 days, respectively, and the spinning condition was poor. Examples 2 and 3 Titanium dioxide (Example 2) or iron oxide (Example 3) was added as a coloring agent to 1 part by weight of plane scrap PET.
The same procedure as in Example 1 was carried out except that 0.1 part by weight of was used. As a result, both spinning and drawing conditions were good.
The degree of dispersion of the colorant in the dyed pellets was B. Example 4 Planar scrap nylon 6 having an average length of 16 mm and carbon black were supplied to a pressure kneader at a weight ratio of 1:1 and kneaded at 240°C for 20 minutes. The kneaded material was discharged and extruded using a screw-type single-screw extruder to form pellets. The resulting doped pellets were mixed with uncolored nylon 6 pellets so that the carbon black concentration was 1% by weight, and melt-spun and stretched in a conventional manner. As a result, the spinning and stretching conditions were good, and the degree of dispersion of the colorant in the dyed pellets was B. Example 5 High-density polyethylene in the form of planer scraps having an average length of 20 mm and carbon black were supplied to a pressure kneader at a weight ratio of 1:1 and kneaded at 150°C for 20 minutes. The kneaded material was discharged and extruded using a screw-type single-screw extruder to form pellets. The resulting solution-dyed pellets were mixed with uncolored high-density polyethylene pellets so that the carbon black concentration was 1% by weight, and melt-spun and stretched according to a conventional method. As a result, the spinning and stretching conditions were good, and the degree of dispersion of the colorant in the dyed pellets was B.