JPH10292055A - 微粒子分散性に優れた成形物および微粒子分散性の評価方法 - Google Patents

微粒子分散性に優れた成形物および微粒子分散性の評価方法

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JPH10292055A
JPH10292055A JP9100175A JP10017597A JPH10292055A JP H10292055 A JPH10292055 A JP H10292055A JP 9100175 A JP9100175 A JP 9100175A JP 10017597 A JP10017597 A JP 10017597A JP H10292055 A JPH10292055 A JP H10292055A
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molded article
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JP9100175A
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Hisafumi Takanabe
久文 高鍋
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Kuraray Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基礎的なデ−タで簡便に成形物中の微粒子の
分散性を評価する方法を提供する。 【解決手段】 成形物の断面をプラズマ処理することに
より、該成形物を構成するポリマ−をエッチングする
か、あるいはアルカリ処理により該ポリマ−または微粒
子を溶解除去させることにより、該断面の300μm×
400μmの面積内に存在する該断面に表出した微粒子
またはその痕跡の数(D1)と、30μm×40μmの
面積内に存在する該断面に表出した微粒子またはその痕
跡の数(D2)を走査型電子顕微鏡により測定し、その
差が30%以内であることを特徴とする微粒子分散性の
評価方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は成形物全体にわた
り、微粒子が均一に分散された成形物であり、微粒子の
分散状態を評価する方法である。
【0002】
【従来の技術】従来より、ポリマ−中に各種の微粒子を
含有させて、微粒子の有する機能性を成形物に付与する
技術が幾つも提案され、実現されている。たとえば、無
機微粒子含有ポリエステル繊維をアルカリ処理して繊維
表面に凹凸を付与することが提案され、実施されてい
る。中でもシリカ微粒子をポリエステル繊維中に添加す
る方法がポピュラ−化している。しかしながら、微粒子
のポリマ−中への分散技術は微粒子の凝集という問題を
避けて通ることはできず、かかる微粒子の凝集を改良す
る技術も各種提案されている。
【0003】一方、近年の世界情勢のボ−ダ−レ−ス化
により、より高度な生産性、コスト削減が要求されてい
るのが現状である。これに対応するために製造設備の高
速化が必要になり、従来の微粒子分散レベルでは今まで
問題とならなかった微粒子の微小な凝集塊が、工程性の
阻害原因となってきており、微粒子の均一分散性の向上
が急務となっている。
【0004】このような状況下、本出願人は微粒子の分
散性が向上したポリエステルの製造方法を出願した。か
かる方法により、より微粒子の分散性が向上した成形物
を得ることができるようになった。微粒子の分散性を評
価測定する方法については、光学顕微鏡による断面観察
法や透過型電子顕微鏡による観察方法があるが、前者で
は観察倍率が低く、正確な情報が得られないといった問
題があり、後者は正確な情報は得られるが、観察に至る
までの準備に時間を非常に要する問題があり、必然的に
測定回数が少なくなり、より正確な微粒子の分散性を評
価するには問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、成形
物中の微粒子の分散性を基礎的なデ−タでもって簡便に
評価しようとするものである。
【0006】
【課題を解決しようとする手段】上記の目的は、微粒子
が含有された成形物であって、成形物断面の300μm
×400μmの面積内に存在する微粒子の数(D1)
と、30μm×40μmの面積内に存在する微粒子の数
(D2)との差が30%以内であることを特徴とする微
粒子分散性に優れた成形物および成形物中の微粒子の分
散状態を評価する方法を提供することによって達成され
る。
【0007】
【発明の実施形態】本発明について詳述する。本発明に
おいて『成形物』とは繊維、フィルム、シ−ト等を示
し、これらの成形物を製造するための出発原料であるポ
リマ−チップ(ペレット)をも包含するものである。ま
た、『成形物の断面』とは、繊維の場合には繊維軸に平
行または直交した断面のいずれでもよいが、作業性の点
で繊維軸に直交した断面が好ましい。フィルム、シ−
ト、チップ(ペレット)等の場合にはタテ、ヨコ等いず
れの方向でもよい。
【0008】次に成形物の断面の切り出し方法について
述べる。チップの場合にはチップをそのままミクロト−
ムに固定し、その先端部から切断し厚さ2〜30μmの
薄片を作成する。繊維の場合には、ヤ−ンまたは単繊維
を任意の本数でエポキシ等の樹脂により包埋し、ミクロ
ト−ムで厚さ2〜20μmに切断し薄片を作成する。薄
片の厚さは、含有している微粒子の想定される粒径によ
って適宜設定することができる。フィルムやシ−トの場
合にはその厚さによって上述のエポキシ樹脂等の樹脂に
包埋するかしないかを決定するが、厚さが200μm以
下の場合には包埋することが好ましい。
【0009】本発明において、微粒子とは無機微粒子、
有機微粒子の種類に限定されることはなく、シリカ、酸
化チタン、カ−ボン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、
カ−ボン等の無機微粒子、アクリル、ポリスチレン、セ
ルロ−スパウダ−等の有機微粒子などいずれの微粒子を
も使用することができる。
【0010】微粒子の平均粒径は10mμm〜10μm
の範囲が好適であり、該粒径は遠心沈降法または光散乱
法により測定することができる。さらに成形物中の粒子
の含有量はとくに限定されることはなく、目的に応じて
適宜設定することができる。通常、0.01〜30重量
%、とくに0.1〜20重量%の範囲である。
【0011】本発明において、成形物中の微粒子の分散
性を評価する方法を説明する。まずプラズマ法について
説明する。プラズマ処理とは一対の電極を配した容器内
を真空状態にし、ガスまたはモノマ−を導入した後、あ
る一定の真空度の下、電極間に高周波電源にてある一定
の電圧をかけ、グロ−放電を発生させるものである。本
発明で用いるガスは処理目的がポリマ−のエッチングで
あるため酸素ガスが好ましい。ただし、ポリマ−がとく
にエッチングによりダメ−ジを受けやすい種類である場
合には酸素濃度を低く押さえることが好ましい。たとえ
ば、ガス量を低くする、または空気を導入する等の方法
がある。処理電圧、処理時間についても、ポリマ−の種
類に応じて設定することができる。本発明において、プ
ラズマを使用するのは、ポリマ−と添加微粒子とのエッ
チング速度差を利用し、ポリマ−と微粒子のエッチング
の段差を設けるためである。
【0012】プラズマ処理法に供される成形物を構成す
るポリマ−としては、ポリエステル、ポリアミド、レ−
ヨン等のセルロ−ス、ポリビニルアルコ−ルなどを挙げ
ることができるが、これらのポリマ−に限定されるもの
ではない。
【0013】上述のように微粒子の種類は無機微粒子、
有機微粒子いずれも使用できるが、該微粒子の種類によ
ってプラズマ処理条件が異なってくる。一般的に無機微
粒子を含有する成形物の場合、無機微粒子はプラズマに
よりエッチングをほとんど受けにくいものが多く、プラ
ズマ処理時間とともにポリマ−部分の分解が促進される
ので、処理時間が長い程、微粒子の分散性、大きさは確
認しやすくなる。ただし、処理時間があまり長くなる
と、成形物断面の微粒子の分散性のみでなく、成形物内
部にまでエッチングが進み、成形物内部の微粒子の分散
性の情報も得られ、これらの情報が混在するので目的に
応じて処理時間を設定することが好ましい。たとえば、
成形物断面の最表面における微粒子の分散性を評価する
場合にはプラズマ処理時間を短くするなどである。
【0014】有機微粒子を含有する成形物の場合、有機
微粒子と、成形物を構成するポリマ−とのプラズマ処理
によるエッチング速度差が小さく、そのため処理時間を
短く設定することが好ましい。成形物を構成するポリマ
−より微粒子のプラズマエッチング速度が速い場合に
は、微粒子の大きさ、分散性を該微粒子の痕跡で評価す
ることになる。
【0015】本発明においては、プラズマ処理時間は微
粒子の含有量に左右されるものではない。また、成形物
中の微粒子の平均粒径は、想定される添加前の微粒子の
平均粒径程度にプラズマエッチングを行うことにより確
認することができる。たとえば平均粒径1μmの微粒子
が成形物中に存在すると想定される場合、プラズマ処理
により1μm前後のエッチング処理を行えば該微粒子の
平均粒径を確認することができる。より正確な平均粒径
を知りたい場合にはエッチング処理を強くし、無機微粒
子の場合にはその周辺のポリマ−を除去し、有機微粒子
の場合には、その周辺のポリマ−を除去するか、あるい
は該有機微粒子そのものを除去することにより微粒子の
平均粒径を確認することができる。
【0016】次にアルカリ処理について説明する。アル
カリ処理とは、たとえば成形物を構成するポリマ−がポ
リエステルの場合、ある濃度の加温されたアルカリ溶液
中に浸漬する方法(バッチ方式)、アルカリを被処理物
に染み込ませた後熱処理する方法(連続方式)などによ
りポリエステルの加水分解を生じせしめるような処理を
示す。本発明においてアルカリ処理は上述のバッチ方式
で行うことが好ましい。すなわち成形物を水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム等のアルカリ溶液中に浸漬する方
法である。処理温度は成形物を構成するポリマ−、微粒
子の種類により適宜設定することができ、高温高圧処理
を施すことも可能である。ただし、かかる高温高圧処理
の場合には常圧に戻す作業、あるいは冷却を施す作業を
伴うので予定していたアルカリ処理を行うことができに
くい。処理時間も成形物を構成するポリマ−、微粒子の
種類により適宜設定することができる。ただし微粒子の
含有量が5重量%以上であってその平均粒径が5μm以
下の場合には処理時間を通常より短くすることが好まし
い。粒径の小さい微粒子の含有量が多いと、アルカリ処
理により、微粒子が溶解した後の痕跡が繋がり、正確な
粒子の痕跡を確認することができないからである。また
アルカリ処理により溶解しない微粒子の場合にも成形物
断面に露出する微粒子の数が多すぎて正確な微粒子の数
が評価できにくくなる。
【0017】成形物を構成するポリマ−および成形物中
に含有される微粒子の少なくともどちらか一方がアルカ
リによって分解すれば上述のアルカリ処理が可能である
が、どちらもアルカリにより分解しない場合には上述の
プラズマ処理を施すことが好適である。無論、瞬時にア
ルカリに溶解するポリマ−を使用した成形物にはプラズ
マ処理を施すことが好適であることはいうまでもない。
【0018】成形物の断面を上述のプラズマ処理あるい
はアルカリ処理に供することによって、成形物中に含有
される微粒子の分散性を評価することが可能となったの
である。たとえば、シリカを含有するポリエステル成形
物を一例として挙げる。シリカはポリエステルの数十倍
の速さのアルカリ溶解速度を有しているので、アルカリ
処理法によりシリカを溶解除去してその痕跡によりシリ
カの分散性を評価することができる。シリカの含有量が
10重量%を越える場合にはアルカリ処理法でもよい
が、アルカリ処理条件によってはシリカの痕跡が繋がる
恐れが生じるので、プラズマ処理を施し、成形物断面の
シリカそのものを観察評価することが好ましい。
【0019】本発明においては、上述のプラズマ処理ま
たはアルカリ処理により成形物中の微粒子の分散性を評
価するが、単に成形物断面の微粒子の分散性を測定する
だけではない。すなわち、成形物断面の300μm×4
00μmの面積内に存在する該断面に表出した微粒子ま
たはその痕跡の数と、30μm×40μmの面積内に存
在する該断面に表出した微粒子またはその痕跡の数を走
査型電子顕微鏡により測定し、その差が30%以内、好
ましくは20%以内であれば微粒子の分散性に優れてい
ると評価するものである。この2つの異なる面積で測定
された微粒子の数(痕跡)の値が近いことは、微粒子が
均一に成形物中に分散していることを意味するものであ
る。
【0020】成形物断面の300μm×400μmの面
積内と、30μm×40μmの面積内に存在する該断面
に表出した微粒子またはその痕跡の数との差が30%以
内とは次の計算式による。
【0021】 {(|D1−D2×100|)}/D1×100≦30 ここで、D1とは、300μm×400μmの面積内に
存在する該断面に表出した微粒子またはその痕跡の数、
D2とは、30μm×40μmの面積内に存在する該断
面に表出した微粒子またはその痕跡の数を示す。
【0022】本発明の評価方法は、上述のプラズマ処理
またはアルカリ処理が施された成形物断面を観察するこ
とによりなされるので、従来の評価に比較して観察まで
の試料の作成が簡便にでき、また結果も正確さを有する
のである。
【0023】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳述するが、本
発明はこれら実施例により何等限定されるものではな
い。 実施例1 平均粒径0.6μmの酸化チタンを0.5重量%含有し
たポリエステル繊維(75デニ−ル/36フィラメン
ト)を1本、エポキシ樹脂に包埋し、硬化後ミクロト−
ム(PR−50、ヤマト製)を用いて厚さ6μmの切片
を作成し、銅製のプレ−ト上に固定させた。これをガラ
スベルジャ−型プラズマ処理装置内に設置し、真空排気
後酸素ガスを30リットル/分導入し、真空度を0.1
torrに合わせた。ついで13.56MHzの高周波
電源を用いて1W/cm2 の出力でプラズマ処理を20
秒行った。処理済の試料をSEM(日本電子製、JSM
−5300)にて2000倍に撮影し、300μm×4
00μmの面積内、および30μm×40μmの面積内
の微粒子の個数を画像処理により求めた。試料の数は1
8本であり、その差の平均値は25%であった。
【0024】実施例2 平均粒径0.1μmのシリカを3重量%含有するポリエ
ステルチップをミクロト−ムを用いて厚さ10μmの切
片を作成し、銅製のプレ−ト上に固定した。これを浴温
度80℃、1Nの水酸化ナトリウム水溶液1リットル中
に60分間浸漬し、アルカリ処理を行い、水洗、乾燥を
施した。ついで実施例1と同様にして、処理済の試料を
SEM(日本電子製、JSM−5300)にて2000
倍に撮影し、300μm×400μmの面積内、および
30μm×40μmの面積内の微粒子の個数を画像処理
により求めた。試料の数は10個であり、その差の平均
値は18%であった。
【0025】実施例3 平均粒径0.5μmのスチレン/アクリル共重合体微粒
子を10重量%含有したレ−ヨン(75デニ−ル/30
フィラメント)をエポキシ樹脂に包埋し、硬化後ミクロ
ト−ムを用いて厚さ10μmの切片を作成し、銅製のプ
レ−ト上に固定した。これに実施例1と同様にしてプラ
ズマ処理を施した。ただし、処理時間を5秒とした。つ
いで実施例1と同様にして、処理済の試料をSEM(日
本電子製、JSM−5300)にて2000倍に撮影
し、300μm×400μmの面積内、および30μm
×40μmの面積内の微粒子の個数を画像処理により求
めた。試料の数は30本であり、その差の平均値は12
%であった。
【0026】比較例1 実施例1で使用した厚さ6μmの切片を光学顕微鏡で6
00の倍率で観察した。この場合、透過光による写真撮
影となり、切片の厚さ方向すべての情報が写真として撮
影されている、すなわち酸化チタン粒子が重なって見
え、このため粒子の正確な個数を数えることができなか
った。
【0027】
【発明の効果】本発明により、成形物中に含有された微
粒子の分散性を簡便に効率よく評価することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08K 7/16 C08K 7/16 C08L 25/08 C08L 25/08 101/00 101/00 H01J 37/28 H01J 37/28

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】微粒子が含有された成形物であって、成形
    物断面の300μm×400μmの面積内に存在する微
    粒子またはその痕跡の数(D1)と、30μm×40μ
    mの面積内に存在する微粒子またはその痕跡の数(D
    2)との差が30%以内であることを特徴とする微粒子
    分散性に優れた成形物。
  2. 【請求項2】成形物中の微粒子の分散状態を評価する方
    法であって、成形物の断面をプラズマ処理することによ
    り、該成形物を構成するポリマ−をエッチングするか、
    あるいはアルカリ処理により該ポリマ−または微粒子を
    溶解除去させることにより、該断面の300μm×40
    0μmの面積内に存在する該断面に表出した微粒子また
    はその痕跡の数(D1)と、30μm×40μmの面積
    内に存在する該断面に表出した微粒子またはその痕跡の
    数(D2)を走査型電子顕微鏡により測定し、その差が
    30%以内であることを特徴とする微粒子分散性の評価
    方法。
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