JPH072877B2

JPH072877B2 - 熱可塑性樹脂用着色剤組成物

Info

Publication number: JPH072877B2
Application number: JP63088287A
Authority: JP
Inventors: 篤司井上
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1988-04-12
Filing date: 1988-04-12
Publication date: 1995-01-18
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: JPH01261440A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、熱可塑性樹脂、特にポリエチレン，ポリプロ
ピレンなどのポリオレフィン系樹脂,ABS樹脂，ポリ塩化
ビニルなどの着色に有用なマスターバッチ状着色剤組成
物に関するものである。

［従来の技術および問題点］一般には、熱可塑性樹脂と着色剤を混合するために、バ
ンバリミキサーあるいは押出機などにより、着色剤樹脂
組成物を製造し、さらにこれを用いて各種成形品が成形
されている。この方法は、着色加工費が高く、在庫管理
が面倒であるなどの欠点を有している。

また、顔料および充填剤の合計含有料として最高値で約
75重量％の量を添加した着色剤のマスターバッチを、ポ
リエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂
と混合して製造することが知られている。この方法は、
製造したマスターバッチを被着色樹脂と同一の樹脂で混
練することによって、ペレット状に賦形後、各種成形品
に成形される。したがって、操作が簡便であるという利
点を有しているが、顔料の含有量を約30重量％以上にす
ると、混練性や賦型性が困難になってくるという問題点
が発生する。また顔料の分散性が悪くなり、色むらなど
も起ってくるので、着色加工費を合理化するという目的
からすると、マスターバッチ中により高濃度の顔料を分
散させることが望まれている。

高濃度顔料の分散性改良方法としては、成形機スクリュ
のデザイン変更による方法も提案されているが、多大な
設備投資を必要とする上、大幅な高濃度顔料を効率良く
分散させる効果も期待される程、大きくない。

一方、マスターバッチの担体樹脂としてアタクチックポ
リプロピレンを使用する方法が提案されている。この場
合は、アタクチックポリプロピレンがポリプロピレンを
製造する時の副生物であるため、安価であるという利点
がある半面、触媒や溶媒の残渣が多いために、カラーマ
スターバッチを調製する時に色合せが困難であったり、
着臭の原因にもなっていた。また、副生物であるため、
物性値、例えば溶融粘度の変動が大きく、混練時、流動
性が不安定となり、操業性が悪くなる。さらに溶剤を含
んでいるので、加熱による溶剤蒸気発生に伴う環境汚染
の問題がある。

アタクチックポリプロピレンを担体として、帯電防止用
マスターバッチを製造する方法（特開昭62-62836号）、
着色または改質用マスターバッチを製造する方法（特開
昭52-126449号，特開昭53-67750号）などが提案されて
いる。これらの方法は、いずれも原料としてポリプロピ
レン製造時の副生品であるアタクチックポリプロピレン
を使用するため、前述の欠点を内包していた。

［問題を解決するための手段］そこで、従来公知のマスターバッチの欠点を解決するた
めに、鋭意研究の結果、顔料，滑剤および充填剤が35〜
90重量％，非晶性ポリオレフィンが65〜10重量％である
ことを特徴とする着色剤組成物を使用することにより、
上記の欠点が十分に解決されることを見い出し、本発明
に到達した。

熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン
などのポリオレフィン系樹脂、ABS樹脂、ポリ塩化ビニ
ル、ポリスチレンなどの樹脂を挙げることができる。

本発明の顔料としては、二酸化チタン，カーボンブラッ
ク、有機染料，有機ピグメントおよび無機ピグメントな
どで、熱可塑性樹脂の着色に使用されている公知の染料
および顔料の全てが挙げられる。これら染顔料の使用量
は着色剤組成物の５〜90重量％、特に10〜45重量％が好
ましい。５％未満では、マスターバッチとしての着色加
工費の合理化効果が少なくなり、90重量％を超えると、
着色剤組成物の製造、特にペレット化が困難となる。

本発明の滑剤としては、ステアリン酸金属塩，ワックス
および高級アルコール、これらのエステルなどの可塑剤
などが用いられる。使用量は０〜６重量％である。６重
量％より多くなるとペレット化は容易になるが、染顔料
の使用量が少なくなるので、好ましくない。非晶性ポリ
オレフィンの溶融流動性が良好な場合には、滑剤を全く
使用しなくてもよい。

充填剤としては、炭酸カルシウム，クレイ，シリカまた
はタルクなどがある。その使用量は、着色剤組成物の０
〜40重量％である。特に粒径0.5〜15ミクロンの範囲の
粒径を有する炭酸カルシウムが、この発明に係る充填剤
として有利に使用される。

非晶性ポリオレフィンが粘着性を有する場合には、炭酸
カルシウムの使用は粘着防止効果があるので、好適に用
いられる。粘着性が殆んどない場合には、充填剤を全く
使用しなくても、ペレット化の操作には、支障はない。
また炭酸カルシウムは、非晶性ポリオレフィンの増量剤
としても、好適に使用される。充填剤の使用量が40重量
％以上になると染顔料の使用量が少なくなり、着色加工
費の合理化にとって好ましくない。

本発明における非晶性ポリオレフィンランダム共重合体
とは、結晶化することなく常に非晶状態（結晶度または
層理に欠けている構造状態）を保っている重合体を意味
する〔英和プラスチック工業辞典（工業調査発行1981年
４月10日,36ページ）〕が、製造時において結晶化され
たブロック的セグメントを有するコポリマーおよびター
ポリマーをも包含する。簡便的な一つの尺度として、ポ
リマーを沸騰ｎ−ヘプタンで抽出し、未抽出ポリマーの
残存量が40重量％以下であるコポリマーおよびターポリ
マーは本発明の非晶質ポリオレフィンランダム共重合体
に含まれる。

非晶性ポリオレフィンランダム共重合体としては、プロ
ピレンとエチレン、プロピレンとブテン−１、プロピレ
ンとα−オレフィンから成るコポリマー、プロピレンと
エチレンとブテン−１、プロピレンとエチレンとα−オ
レフィンから成るターポリマーが使用される。

プロピレンとエチレン、プロピレンとブテン−１、プロ
ピレンとα−オレフィンとのコポリマーにおいては、プ
ロピレン含有量が70〜95重量％であり、副生品でなく目
的生産物であるコポリマーである。

プロピレンとエチレンとブテン−１、プロピレンとエチ
レンとα−オレフィンとのターポリマーにおいては、プ
ロピレン含有量40〜55重量％，エチレン含有量30〜40重
量％であり、副生品でなく目的生産物であるターポリマ
ーである。

非晶性ポリオレフィンランダム共重合体の数平均分子量
は4,000〜30,000の範囲にあるコポリマーおよびターポ
リマーであって、これらの混合物も好適に使用される。
また沸騰ｎ−ヘプタンによる抽出残分の割合が40重量％
以下であるコポリマーおよびターポリマーである。

一般に非晶性ポリオレフィンの製造は、チーグラー・ナ
ッタ触媒を用いて行なわれる。塩化マグネシウムなどの
無機担体にハロゲン化チタンをを担持させた担持型触媒
−トリアルキルアルミニウム系により製造した非晶性ポ
リオレフィンの沸騰ｎ−ヘプタンによる抽出残分の割合
は、通常、約10重量％以下であるが、三塩化チタン−ト
リアルキルアルミニウム系の場合には、30重量％以上に
なる場合もある。

製造された非晶性ポリオレフィンには、通常のフェノー
ル系の抗酸化剤を添加したり、粘着性がある場合には、
粘着防止剤を添加することも可能である。また、非晶性
ポリオレフィンは酸などで変性されたものも使用するこ
とができる。非晶性ポリオレフィンの使用量は、着色剤
組成物中の全量に対して10〜65重量％が好ましい。

従来のマスターバッチでは、被着色樹脂としてポリエチ
レンやポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂を担体
樹脂に用いると、顔料濃度の限界は約30重量％であっ
た。これ以上、顔料を混入して着色加工費の合理化をは
かろうとすると、混練などが困難になり、顔料の分散を
満足に達成することが出来なかった。

担体樹脂として、低分子量のポリエチレンやポリプロピ
レンを使用すれば、顔料濃度の限界を30重量％以上に高
めることは可能であるが、最終的には、操作上、ペレッ
ト化することが非常に困難となった。また、担体樹脂と
して、副生するアタクチックポリプロピレンを使用する
と、顔料濃度の限界をやはり30重量％にすることは充分
可能であったが、ペレット化することが困難になった。

本発明において難燃性を付与するために、三酸化アンチ
モン、塩素化パラフィン，水酸化マグネシウムあるいは
水酸化アルミニウムなどを着色剤組成物製造時に混練し
て添加することもできる。

本発明の熱可塑性樹脂用着色剤組成物は、通常の方法に
従って加熱溶融して製造される。すなわち、顔料，滑
剤，充填剤および非晶性ポリオレフィンランダム共重合
体を単に混合し、通常の押出機で押出し、ペレット化す
るのみで製造可能である。勿論、非常に強力は剪断力を
与える混合方法として、バンバーリミキサーが用いられ
る。

本発明の着色剤組成物は、類似の未着色熱可塑性樹脂に
適用されることが好ましいが、異種の未着色熱可塑性樹
脂にも適用することができる。

非晶性ポリオレフィンランダム共重合体の分析法本発明における非晶性ポリオレフィンランダム共重合体
の沸騰ｎ−ヘプタン不溶分の割合は、ソックスレー抽出
機で20時間抽出した時の仕込量に対する不溶分ポリマー
量の重量百分率（％）として表現される。非晶性ポリオ
レフィン中のモノマー組成は、H¹・NMRおよびC¹³・NMR
を用いて定量した。非晶性ポリオレフィンの数平均分子
量は、ポリスチレンを標準物質とするGPC法によって算
出した。

以下に本発明を実施例で説明するが、本発明はこれら実
施例によって何ら制限を受けるものではない。

［実施例］実施例１非晶性ポリオレフィンランダム共重合体の製造塩化マグネシウムに担持したTi担持型触媒（Ti含有量2.
4重量％）とトリルアルミニウム触媒系を用いて（Al/Ti
モル比＝100）、分子量調節剤としての水素存在下、80
℃で液化プロピレン中にエチレンを導入し、非晶性プロ
ピレン−エチレンコポリマーを製造した。このコポリマ
ーにはフェノール系の抗酸化剤としてIrganox1010（商
品名）を0.1phr添加した。コポリマー中のプロピレン含
有量は89.6重量％、エチレン含有量は10.4重量％であっ
た。GPCによる数平均分子量は、7400であった。沸騰ｎ
−ヘプタンに対する不溶分コポリマーの割合は、9.1％
であった。

着色剤組成物の製造二酸化チタン60部，炭酸カルシウム10部，ステアリン酸
カルシウム５部および上部製造のコポリマー25部を高速
混合機で均一に混合後、押出機により押出し、ペレット
化した。この操作において、押出機による溶融混練およ
びペレット化については、何ら問題は発生しなかった。

熱可塑性樹脂への配合〈ポリエチレンへの使用〉低密度ポリエチレン（宇部興産（株）製UBEポリエチレ
ンJ2522）98部と上記着色剤組成物２部を混合し、射出
成形機により温度190〜200℃，背圧10Kg/cm²の条件下で
プレートを作成した。このプレートは、顔料および充填
剤が均一かつ微細に分散しており、凝集粒子や色むらは
観察されなかった。

（ポリプロピレンへの使用）ポリプロピレン（宇部興産（株）製UBEポリプロピレンJ
109G）98部と上記着色剤組成物２部を混合し、射出成形
機により温度210〜230℃，背圧10Kg/cm²の条件下でプレ
ートを作成したところ、顔料と充填剤の分散性および拡
散性はきわめて良好であり、色むらは認められなかっ
た。

〈ABSへの使用〉未着色ABS樹脂（宇部サイコン（株）製サイコラック
Ｔ）98部と上記着色剤組成物２部を混合し、射出成形機
により温度220〜240℃，背圧5Kg/cm²の条件下でプレー
トを作成したところ、顔料および充填剤が均一かつ微細
に分散しており、色むらは認められなかった。

実施例２非晶性ポリオレフィンランダム共重合体の製造塩化マグネシウムに担持したTi担持型触媒（Ti含有量2.
4重量％）とトリエチルアルミニウムを用いて（Al/Tiモ
ル比＝100）、水素現在下、ブテン−１と液化プロピレ
ンを85℃で重合し、プロピレン−ブテン・１のコポリマ
ーを製造した。コポリマーには抗酸化剤Irganox1010
（商品名）を0.1phr添加した。コポリマー中のプロピレ
ン含有量は65重量％、ブテン・１含有量は35重量％であ
った。このコポリマーの数平均分子量は6700であった。
沸騰ｎ−ヘプタンによるこのコポリマーの不溶分の割合
は、9.5％であった。

着色剤組成物の製造銅フタロシアニンブル−30部，タルク部，ステアリン酸
カルシウム５部，プロピレン−ブテン・１のコポリマー
55部をヘンシェルミキサーで混合後、押出機により押出
し、ペレット化した。この操作において、押出機による
溶融混練およびペレット化は、特に問題は発生しなかっ
た。

熱可塑性樹脂への配合〈ポリプロピレンへの使用〉ポリプロピレン（宇部興産（株）製UBEポリプロピレンJ
309G）98部と実施例２の着色剤組成物２部を混合し、射
出成形機により温度210〜230℃，背圧10Kg/cm²の条件下
でプレートを作成した。このプレートの外観を観察した
ところ、顔料と充填剤の分散製および拡散性はきわめて
良好であり、色むらは認められなかった。

実施例３非晶性ポリオレフィンランダム共重合体の製造 AA型三塩化チタンとトリエチルアルミニウムを用いて
（Al/Tiモル比＝３）、ミネラルスピリット溶媒中に水
素存在下、ブテン・1,液化プロピレンおよびエチレンを
導入し、70℃で非晶性プロピレン−エチレン−ブテン・
１のターポリマーを製造した。ターポリマーには、抗酸
化剤Irganox1010（商品名）を0.1phr添加した。このタ
ーポリマーの組成分析をしたところ、プロピレン含有量
は50.4重量％、エチレン含有量は32.1重量％、ブテン・
１は17.5重量％であった。沸騰ｎ−ヘプタンによるこの
ターポリマーの不溶分の割合は、37.5％であった。

着色剤組成物の製造カーボンブラック30部，タルク10部，ステアリン酸カル
シウム５部．非晶性プロピレン−エチレン−ブテン・１
のターポリマー55部をヘンシェルミキサーで混合後、押
出機により押出し、ペレット化した。押出機による溶融
混練およびペレット化の操作においては、何ら問題は発
生しなかった。

熱可塑性樹脂への配合〈ポリエチレンへの使用〉低密度ポリエチレン（宇部興産（株）製UBEポリエチレ
ンJ1019）98部と実施例３の着色剤組成物２部を混合
し、射出成形機により温度190〜200℃，背圧10Kg/cm²の
条件下でカラープレートを作成した。顔料と充填剤の分
散性および拡散性はきわめて良好であった。

比較例１実施例１に於ける着色剤組成物の製造において、本願の
非晶性ポリオレフィンに代えて副生の市販アタクチック
ポリプロピレン（千葉ファインケミカル（株）製，商品
名ビスタックＬ）を使用した以外は同様にペレット化し
た。押出機で押出しする時、脈流が時々発生し、ペレッ
ト化も容易でなかった。また、製造した着色剤組成物の
ペレットは、全体的に淡灰色に着色していた。

この着色剤組成物２部とポリプロピレン（宇部興産
（株）製UBEポリプロピレンJ309G）98部を混合し、射出
成形機により温度210〜230℃，背圧10Kg/cm²の条件下で
プレートを作成したところ、微淡灰色の着色が観察され
た。

［発明の効果］本発明の熱可塑性樹脂用着色剤組成物は、目的生産され
た非晶性ポリオレフィンランダム共重合体を担体樹脂と
して使用することで、優れた顔料分散性と賦型性を保持
し、高濃度の染顔料を添加することができなどの効果が
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｋ 5:00）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】顔料、滑剤および充填剤が35〜90重量％、
副生品ではなく目的生産された下記の（ａ）または
（ｂ）で示される非晶性ポリオレフィンランダム共重合
体が65〜10重量％であることを特徴とする熱可塑性樹脂
用着色剤組成物。（ａ）非晶性ポリオレフィンランダム共重合体がプロピ
レンとエチレン、プロピレンとブテン−１、プロピレン
とα−オレフィンとのコポリマーであるとき、プロピレ
ン含有量70〜95重量％である。（ｂ）非晶性ポリオレフィンランダム共重合体がプロピ
レンとエチレンとブテン−１、プロピレンとエチレンと
α−オレフィンとのターポリマーであるとき、プロピレ
ン含有量40〜55重量％、エチレン含有量30〜40重量％で
ある。